Qattiqlashuv jarayonida hosil bo'lgan sintetik polimer. Fenol-formaldegid polimerlari. Matbuot materiallarining formulalari va texnologik kimyo

Tasodifiy topishmoq:

Nordon - nordon! Ammo - foydali! Va, ehtimol, hammaga ma'lum. U yozgi uyda va o'rmonda. Men guruch donalaridek silliq qizil mevalarni teraman va olib kelaman ...

Tasodifiy hazil:

Bo‘linmaning jangovar tayyorgarligi tekshirilmoqda. Generallar ko‘p bo‘lib kelishdi. Biz oshxona, parad maydoni va hojatxonalarni ko'zdan kechirdik va dam olish uchun daraxtlar soyasiga o'tirdik. To'satdan bo'linma komandiri xiyobonda endigina chaqirilgan askarni ko'rib qoldi. U yuradi, parazit, xuddi shunday, ob-havoga qoyil qoladi. Tekshiruv vaqtida ishlamaydigan askar tartibsizlik ekanligi aniq. Birlik komandiri uni chaqiradi:
- Hoy, harom, kel, bu yoqqa kel!
Askar orqasiga o'girilib, qo'mondonning oldiga kelib, xabar beradi:
- O'rtoq polkovnik! Shaxsiy Zamudonets sizning buyurtmangiz bilan keldi!
Bu yerda inspektorlar jim bo‘lib qolishdi va qism komandiri hayron bo‘lib so‘radi:
- Siz kimsiz, askar, rostdan ham shunday familiyangiz bormi?
- Yo'q, o'rtoq polkovnik! Axir, Chapaevning odamlari hammasi Chapaevchilar edi!

Bilasizmi?

Inson nisbati: tirnoqning o'lchami barmoqlarning o'lchamiga mos kelishi kerak, barmoqning yuqori falanksi maydonining taxminan 50% ni egallashi va shu bilan birga uning uzunligi kengligidan 10% ga oshishi kerak. O'rtacha kattalikdagi qo'lda tirnoqning uzunligi 12 mm. Bir oy ichida tirnoq o'sishi 2,5 dan 4 mm gacha va insonning yoshi va sog'lig'iga bog'liq. To'liq tirnoq o'sishi 4-5 oy ichida sodir bo'ladi.

Muqaddima

Fenol-formaldegid qatroni sanoatda 1912 yildan beri Bakelit nomi bilan ishlab chiqariladi. Boshqa ko'plab yangi mahsulotlar singari, Bakelite dastlab shubha bilan qaraldi va bozorda uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lgan materiallar bilan raqobatlasha olish qiyin edi.

Vaziyat uning qimmatli xususiyatlari aniqlanganda tezda o'zgardi - bakelit bir vaqtning o'zida yuqori quvvatga ega bo'lgan ajoyib elektr izolyatsion material bo'lib chiqdi. Bugungi kunda uylarimizda chinnidan yasalgan rozetkalar, vilkalar va elektr kalitlarini deyarli ko'rmaymiz. Ular termoset plastmassalardan tayyorlangan mahsulotlar bilan almashtirildi. Bakelit va tegishli plastmassalar mashinasozlik, avtomobilsozlik va boshqa sohalarda ham faxrli o'rinlarni egalladi.

Kirish

Yuqori molekulyar birikmalar sintezi - bu alohida kimyoviy moddalarning ko'p molekulalarini (monomerlarni) oddiy kimyoviy bog'lar orqali bitta polimer makromolekulasiga birlashtirish jarayonidir.

Boshqa kimyoviy birikmalar ajralib chiqmasdan sodir bo'ladigan polimer hosil bo'lish reaksiyasi polimerlanish reaksiyasi deyiladi. Monomerlarning qo‘shimcha mahsulotlarning ajralib chiqishi bilan birga polimerlarga aylanishi polikondensatsiya deyiladi.

Ko'pgina plastmassalar tayyorlanadigan yuqori molekulyar og'irlikdagi organik birikmalar ham qatronlar deb ataladi.

Polikondensatsion smolalar guruhiga ko‘p asosli kislotalarni ko‘p atomli spirtlar, fenol-formaldegid va boshqalar bilan kondensatsiyalash natijasida olingan poliester smolalar kiradi.

Fenol plastmassa deb ataladigan plastmassalar fenol-formaldegid smolalaridan tayyorlanadi.

Barcha plastik massalar tarkibiga ko'ra oddiy va murakkab bo'linadi. Oddiy plastmassalar, asosan, birlashtiruvchi moddadan iborat bo'lib, ba'zan oz miqdorda yordamchi moddalar (bo'yoq, moylash materiallari va boshqalar) qo'shiladi.

Matbuot materiallari - yuqori polimerli mahsulotlar (sun'iy smolalar, tsellyuloza efirlari, bitumlar) asosidagi kompozitsiyalar bo'lib, ulardan turli xil shakl berish usullari (to'g'ridan-to'g'ri presslash, quyish) yordamida turli xil mahsulotlar tayyorlanadi.

Mahsulotlarni bosish jarayonida qattiqlashadigan qatronlar bo'lgan press materiallari termosetatsiya deb ataladi.

Bog'lovchining qattiqlashishi natijasida mahsulot presslash haroratida qolipda allaqachon mexanik kuchga ega bo'ladi va qayta qizdirilganda yumshatish qobiliyatini yo'qotadi: qotib qolgan mahsulotdagi qatronlar erimaydi va erimaydi. Ushbu davolash jarayoni qaytarilmasdir.

Termosetting materiallarga fenoplastlar va asosan polikondensat qatronlarini o'z ichiga olgan aminoplastlar kabi press materiallari kiradi.

Termoplastik yoki termoplastik deb ataladigan press materiallari presslash yoki quyish jarayonida qattiqlashmaydigan bog'lovchi moddalarni o'z ichiga oladi. Bunday holda, mahsulotlar mexanik kuchga faqat qolipda ozgina sovigandan so'ng ega bo'ladi.

Fenol plastmassa ishlab chiqarish uchun fenol-formaldegid smolalari bog'lovchi sifatida ishlatiladi, shuningdek, fenolni boshqa moddalar (anilin va boshqalar) bilan qisman almashtirish va formaldegidni boshqa aldegidlar (furfural va boshqalar) bilan qisman yoki to'liq almashtirish natijasida olingan qatronlar. .

Amaldagi katalizatorning fenol va formaldegid o'rtasidagi nisbatga (kislotali, ishqoriy) va qatronlar hosil bo'lish reaktsiyalarining shartlariga qarab, ikki turdagi qatronlar olinadi - novolak va rezol.

Novolak qatronlari fenolik mahsulotlarni bosganda ishlatiladigan haroratgacha qayta-qayta qizdirilgandan keyin erish va erish qobiliyatini saqlab qoladi.

Rezolli qatronlar yuqori haroratlarda va uzoq muddatli saqlashda hatto normal haroratda ham erimaydigan va erimaydigan holga keladi.

Novolak qatronlarini tez quritish faqat maxsus qattiqlashtiruvchi moddalar, asosan metenamin (geksametilentetramin) ishtirokida sodir bo'ladi. Rezolli qatronlar davolash uchun davolovchi vositalarni qo'shishni talab qilmaydi.

Rezolli qatronlarni davolash jarayonida uch bosqich mavjud. A bosqichida (rezol) smola erish va erish qobiliyatini saqlab qoladi. B bosqichida (resitol) qatron amalda erimaydi, lekin shunga qaramay, tegishli erituvchilarda shishishi mumkin. S bosqichida qatronlar erimaydi va erituvchilarda ham shishib ketmaydi.

Matbuot materiallarining formulalari va texnologik kimyo

Katalizatorlar ishtirokida fenolning formaldegid bilan oʻzaro taʼsir qilish mexanizmi, fenolformaldegid smolalarining qotish jarayonlarida tuzilishi haqidagi nazariy gʻoyalar yetarli darajada ishlab chiqilmagan.

Har xil press materiallari uchun umumiy bo'lgan asosiy komponentlar: qatronlar, tolalar to'ldiruvchisi, sertleştirici yoki qatronni davolash tezlatgichi, moylash materiallari, bo'yoq va turli xil maxsus qo'shimchalar.

Qatronlar matbuot materialining asosidir, ya'ni. tegishli harorat va bosimda qolgan komponentlarning zarralarini bir hil massa hosil qilish uchun singdiruvchi va bog'laydigan bog'lovchi.

Qatronlar xossalari matbuot materialining asosiy xususiyatlarini aniqlaydi. Masalan, kaustik soda katalizatori ishtirokida olingan fenol-formaldegid qatroniga asoslangan holda, presslashdan keyin yuqori suvga chidamlilik yoki yuqori elektr izolyatsiyalash xususiyatlariga ega bo'lgan press materialini olish mumkin emas.

Shuning uchun, matbuot materialiga ma'lum o'ziga xos xususiyatlarni berish uchun, birinchi navbatda, siz to'g'ri qatronni tanlashingiz kerak (boshlang'ich materiallar, katalizator, qatronlar hosil qilish rejimi).

Bunda polimer qattiq, erimaydigan va erimaydigan holga keladi. Polikondensatsiyaning oxirgi bosqichining bu mahsuloti rezit deb ataladi.

Sanoatni qayta ishlashda rezol hosil bo'lish bosqichidagi qatronlar qoliplarga quyiladi va ularda davolanadi. Ko'pincha davolanish bir necha kun davom etadi. Bu reaktsiya paytida hosil bo'lgan suv asta-sekin bug'lanishi uchun kerak. Aks holda, qatron noaniq va qabariq bo'lib chiqadi. Qattiqlashuvni tezlashtirish uchun siz polikondensatsiyani rezit hosil bo'lishiga olib kelishingiz, so'ngra hosil bo'lgan qatronni maydalashingiz, uni 200-250 atm bosim ostida qoliplarga joylashtirishingiz va 160-170 50 0C da quritishingiz mumkin.

Agar bu reaksiyani 7 dan yuqori pH da, ya’ni ishqoriy muhitda o‘tkazsak, u holda rezol hosil bo‘lishini ancha sekinlashtiradi.

Novolak qatronlari

Ishlab chiqarishda asosan ikkala turdagi fenol-formaldegid qatronlari qo'llaniladi: novolak va rezol.

Fenol-formaldegid smolalarini ishlab chiqarishda sintetik fenol, shuningdek, ko'mir smolasidan olingan fenollar (fenol va fenol-krezol fraktsiyalari, trikrezol, ksilenollar) ishlatiladi. Ro'yxatda keltirilgan fenollarga qo'shimcha ravishda, ularning aralashmalari, shuningdek, fenolning anilin bilan aralashmalari (fenol-anilin-formaldegid smolasi) ishlatiladi. Formaldegid ba'zan qisman yoki to'liq furfural bilan almashtiriladi.

Novolak qatronlarini olish uchun kondensatsiya odatda fenol ko'p bo'lgan kislota katalizatorlari ishtirokida amalga oshiriladi.

Qattiq novolak qatronini ishlab chiqarishning texnologik jarayoni odatda bitta apparatda amalga oshiriladigan kondensatsiya va quritish bosqichlaridan iborat.

Bunday miqdordagi kislota katalizatori fenolning formaldegid bilan aralashmasiga kiritiladi, shunda reaksiya aralashmasining pH qiymati 1,6-2,3 bo'ladi, aralash doimiy aralashtirish bilan atmosfera bosimida (kamroq) 40-60 daqiqa davomida qaynatiladi. ko'pincha vakuumda) qayta oqim kondensatori yoqilgan. Qaynatish boshlanganidan 20 minut o'tgach, katalizatorning qo'shimcha qismi apparatga kiritiladi (100 og'irlikdagi fenolga kislotaning 0,056 qismi). Aralashmani 95-98 0S da qaynatish yana 1-1,5 soat davom ettiriladi. Aralashmaning solishtirma og'irligi 1,2 g/sm 53 0 ga yaqin bo'lsa, qatronning kondensatsiyasi asosan tugallangan deb hisoblanadi, to'g'ridan-to'g'ri muzlatgichni yoqing va quritishni boshlang, qoldiq bosimi 300 mmHg dan oshmaydi, apparatni bug 'bilan qizdiring. 5-8 da. Quritish smolaning tushish nuqtasi 95-105 0C ga yetguncha davom ettiriladi. Shundan so'ng, qatron apparatdan chiqariladi va sovutiladi.

Yog'lar (oleik kislota) va bo'yoqlar ko'pincha novolak qatronlariga qo'shiladi.

Qattiq holatda fenol-formaldegid novolak qatroni ochiqdan to to'q jigarranggacha rangga ega, uning solishtirma og'irligi taxminan 1,2 g/sm 53 0. Bu qatron qayta-qayta erish va qayta qotib qolishga qodir, spirtda va ko'p miqdorda eriydi. erituvchilar. Qatronning 150-200 5 0 0C da erimagan holatdan qattiqlashtiruvchi bo'lmaganda erimaydigan va erimaydigan holatga o'tishi juda sekin sodir bo'ladi.

Novolak qatronlarining erish nuqtasi, yopishqoqligi va qattiqlashuv tezligi vaqt o'tishi bilan juda sekin o'zgaradi. Shuning uchun bunday qatronlar har qanday haroratda bir necha oy davomida saqlanishi mumkin.

Rezolli qatronlar

Novolak qatronlaridan farqli o'laroq, turli markali rezolli qatronlar o'xshash xususiyatlarga ega va turli maqsadlarga ega. Ko'pincha rezolli qatronlarning bir markasini boshqasi bilan to'liq almashtirib bo'lmaydi.

Rezolli qatronlar olish uchun novolak qatronlar (fenollar, fenolning anilin bilan aralashmalari, formaldegid) kabi xom ashyolardan foydalaniladi. Katalizator ishqor va asoslar, o'yuvchi natriy, bariy gidroksid, ammiak, magniy oksidi.

Ishlab chiqarishda rezolli qatronlar qattiq va suyuq holatda qo'llaniladi. Suyuq holatda rezolli qatron qatron va suv aralashmasidir. 35% gacha suv bo'lgan bunday aralashmalar emulsiya smolalari deb ataladi. Qisman suvsizlangan emulsiya qatronlari (namligi 20% dan ko'p bo'lmagan) suyuq smolalar deyiladi.

Emulsiya smolalarining qovushqoqligi 500-1800 sentipoza, suyuq smolalar esa 500-1200 sentipoaz oralig'ida.

Qattiq rezolli qatronlar tashqi ko'rinishi bo'yicha qattiq novolak qatronlaridan kam farq qiladi. Qattiq rezolli qatronlar ishlab chiqarishning texnologik jarayoni ko'p jihatdan novolak qatronlar ishlab chiqarishga o'xshaydi. Kondensatsiya va quritish bitta apparatda amalga oshiriladi. Kondensatsiya, qoida tariqasida, reaktsiya aralashmasining qaynash nuqtasida sodir bo'ladi, har bir qatron markasi uchun belgilangan ma'lum vaqt davomida quritish 200 mm Hg dan yuqori bo'lmagan qoldiq bosimda amalga oshiriladi. Quritish jarayoni plitka ustidagi qatronning qattiqlashuv tezligini aniqlash orqali nazorat qilinadi.

Tayyor qatron apparatdan iloji boricha tezroq drenajlanadi va qattiqlashishini oldini olish uchun nozik bir qatlamda sovutiladi.

Emulsiya va suyuq rezolli qatronlar sifatining eng muhim ko'rsatkichi qovushqoqlik bo'lib, u harorat oshishi bilan keskin kamayadi.

Rezolli qatronlarni faqat qisqa muddatga (ishlab chiqarilgandan keyin 2-3 kun) saqlashga ruxsat beriladi, chunki saqlash vaqtida emulsiya va suyuq qatronlarning yopishqoqligi, shuningdek, qattiq qatronlarning tushish nuqtasi va qotib qolish tezligi nisbatan tez ortadi.

Muhim ko'rsatkich - qattiq rezolli qatronlarning mo'rtligi. Tushilish nuqtasi va qattiqlashuv tezligi spetsifikatsiyalarga javob beradigan qatronlar ba'zida mo'rtlikka ega emas. Keyin ularni maydalash qiyin bo'ladi va ezilganida ular tezda tortiladi.

Rezolli qatronlar novolak qatronlar bilan bir xil uskuna yordamida maydalanadi. Ezilgan rezolli qatronlar, hatto yaxshi mo'rtlik bilan ham, tez kekslar beri, bu holatda saqlanmasligi kerak.

Qattiq rezolli qatronlarni zavod ichida tashish uchun alohida qatronlar ishlab chiqarish uchun eng qulay konteynerlar qalin, chang o'tkazmaydigan matodan (belbog') tayyorlangan sumkalar va emulsiya qatronlari uchun standart metall bochkalardir.

Fenolik plastmassalarni ishlab chiqarish va ularni mahsulotga qayta ishlash usullari

Fenolik plastmassalar kabi press kukunlari uchun plomba moddasi ko'pincha yog'och uni, kamroq esa nozik tolali asbestdir. Amaldagi mineral kukunli plomba moddalariga florspat va changlangan kvarts kiradi.

Fenolik plastmassa kabi matbuot materiallari "quruq" va "ho'l" usullar yordamida ishlab chiqariladi. "Quruq" usullar bilan qatronlar quruq shaklda, "ho'l" usullar bilan esa spirtli lak (lak usuli) yoki suvli emulsiya (emulsiya usuli) shaklida qo'llaniladi.

Fenolik plastmassalarni mahsulotga qayta ishlash turli usullar bilan amalga oshiriladi. Eng qadimgi va eng keng tarqalgan sanoat usuli bu to'g'ridan-to'g'ri presslash (shuningdek, issiq yoki siqish deb ataladi) tavsiflangan barcha turdagi presslash materiallari uchun qo'llaniladi.

O'tkazish yoki spritsguss deb ham ataladigan qarshi kalıplama usuli faqat mahsulot murakkab armaturalarni o'z ichiga olishi kerak bo'lganda press kukunlarini qayta ishlash uchun ishlatiladi.

Uzluksiz ekstruziya usuli press kukunlaridan (naychalar, novdalar, burchaklar) turli xil profil mahsulotlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.

Faolitning xususiyatlari

Faolit - fenol-formaldegid qatroni va asbest, grafit va kvarts qumining kislotaga chidamli plomba moddasi asosida olingan kislotaga chidamli plastik massa.

Termoset qiluvchi fenol-formaldegid qatroni issiqlik ta'sirida qattiq, erimaydigan va erimaydigan holatga aylanishga qodir. Shunga ko'ra, plomba zarralari yopishqoq eruvchan qatron bilan bir-biriga bog'langan faolit massasi issiqlik bilan ishlov berish jarayonida qattiqlashadi, erimaydigan va erimaydigan holga keladi.

Faolit eng qimmatli strukturaviy materiallardan biridir. U keng harorat oralig'ida turli agressiv muhitlarda ishlash jarayonida o'zini isbotladi. Korroziyaga chidamliligi bo'yicha faolit qo'rg'oshindan ustundir.

Ko'p miqdorda faolit yarim tayyor ishlov berilmagan choyshablar shaklida ishlab chiqariladi, undan iste'molchi zavodlari turli xil mahsulotlar va armatura ishlab chiqaradi.

Faolit konstruktiv material sifatida ko'plab sohalarda keng qo'llanilishini topdi. Ba'zi hollarda rangli metallar, ayniqsa qo'rg'oshin o'rnini bosadi. Faolitning yengilligi (p = 1,5-1,7 g/sm 53 0), kislotali tajovuzkor muhitga kimyoviy chidamliligi metalldan bir necha baravar kam og'irlikdagi bardoshli uskunalar ishlab chiqarish uchun foydalanish imkonini beradi.

Faolit boshqa ko'plab kislotaga chidamli plastmassalarga qaraganda yuqori haroratlarda ishlatilishi mumkin.

Faolit uchun asosiy xom ashyo va rezol qatroni tayyorlash

Faolit ishlab chiqarish uchun katalizator - ammiakli suv ishtirokida fenolning formaldegid bilan kondensatsiya mahsuloti bo'lgan rezolli qatron ishlatiladi. Rezol qatroni qizdirilganda erimaydigan va erimaydigan holga kelishi mumkin.

Sof shaklda fenol o'ziga xos hidga ega bo'lgan kristalli moddadir. Qaynash temperaturasi 182 0C, zichligi 15 0C da 1,066 g/sm3.

Fenol formaldegid (formalin), spirt, efir, glitserin, benzolning 30-40% li suvli eritmasida yaxshi eriydi.

Rezol qatronini pishirish va quritish

Rezol qatronini pishirish va quritish pishirish va quritish apparatida amalga oshiriladi. Qurilma 40-50 rpm tezlikda ishlaydigan aralashtirgich bilan jihozlangan va harorat va bosimni o'lchash uchun armatura qurilma qopqog'iga o'rnatilgan. 2 atmosferaga qadar ish bosimi.

Qatronlar pishirish jarayonida kondensatsiya reaktsiyasi paydo bo'ladi - ammiak katalizatori ishtirokida fenolning formaldegid bilan o'zaro ta'siri. Bu qatron va suv qatlamini hosil qiladi. Quritish asosan suv va reaksiyaga kirmagan komponentlarni olib tashlaydi. Quritish jarayoni asosan tayyor qatronning sifatini aniqlaydi.

Xom ashyo qozonga quyidagi miqdorda yuklanadi: fenol (100%) - og'irlik bo'yicha 100 qism, formalin (37%) - og'irlik bo'yicha 103,5 qism, ammiakli suv (100% ammiak bo'yicha) - og'irlik bo'yicha 0,5 qism.

Quruq faolitni mahsulotga qayta ishlash shakllantirish yoki presslash orqali amalga oshirilishi mumkin. Faolitga mexanik ishlov berish ko'p mehnat talab qiladigan ish bo'lganligi sababli, tayyorlanayotgan faolit qismiga qotib qolmagan holatda ma'lum bir shakl berilishini ta'minlash kerak.

Xom faolitdan quyidagi mahsulotlar tayyorlanadi: quvurlar, tortmalar, silindrsimon idishlar, aralashtirgichlar.

Burchaklar, tee va vannalar qotib qolgan faolitdan tayyorlanadi.

Tekstofaolitdan tayyorlangan quvurlar va mahsulotlar

Ba'zi hollarda, hozirda ishlab chiqarilgan faolitni mexanik kuchning etarli emasligi sababli ishlatib bo'lmaydi. Faolitni mato bilan mustahkamlash yoki tekstilizatsiya qilish mexanik xususiyatlarni sezilarli darajada yaxshilagan materialni olish imkonini beradi.

Faolit quvurlari odatiy tarzda ishlab chiqariladi. Davolanmagan faolit mahsuloti bakelit lak bilan qoplangan mato chiziqlari bilan mahkam o'ralgan. Agar faolitni qayta qo'llash kerak bo'lmasa, tekstofaolit bu shaklda davolanadi.

Shu tarzda, turli diametrli quvurlar va ramkalar olinadi, ulardan qurilmalar yoki egzoz quvurlari keyinchalik o'rnatiladi.

Boshqa

Yog'ochdan yasalgan buyumlarni laklash uchun o'z-o'zidan qotib qoladigan laklar qo'llaniladi, ular ham fenol-formaldegid qatronlaridan tayyorlanadi.

Rezol fenol-formaldegid qatronlari yog'ochni yog'ochga yoki metallga yopishtirish uchun ham ishlatilishi mumkin. Olingan bog'lanish juda kuchli va bu yopishtirish usuli hozirda, ayniqsa aviatsiya sanoatida tobora ko'proq foydalanilmoqda.

Sanoatda fenol asosidagi qatronlar bilan bog'lash fanera va yog'och tolali plastmassalarni ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Bundan tashqari, bunday qatronlar cho'tkalar va cho'tkalar ishlab chiqarish uchun muvaffaqiyatli qo'llaniladi va elektrotexnikada ular cho'g'lanma lampalar, lyuminestsent lampalar va radio trubalarda shishani metallga yopishtirish uchun juda yaxshi.

Uskunalarni sotib olish va sotish bo'yicha e'lonlarni quyidagi manzilda ko'rish mumkin

Siz polimer brendlarining afzalliklari va ularning xususiyatlarini muhokama qilishingiz mumkin

Kompaniyangizni Korxona katalogida ro'yxatdan o'tkazing

(polimetilenoksifenilenlar)

Fenol-aldegid qatronlari yoki fenolik qatronlar fenollarning (asosan monooksibenzol, krezollar, ksilenollar, rezorsinol) aldegidlar bilan oligomerik kondensatsiyalanish mahsulotlaridir. Fenollarning formaldegid bilan o'zaro ta'siri mahsulotlari eng katta sanoat ahamiyatiga ega - fenol-formaldegid qatronlari. Ushbu qatronlar ishlab chiqarish barcha fenolik qatronlar ishlab chiqarishning taxminan 95% ni tashkil qiladi. Sanoatda ham ishlab chiqariladi fenol-furfural qatronlar.

Fenollar asetaldegid, butiraldegid va benzaldegid bilan o'zaro ta'sirlashganda, faqat termoplastik past molekulyar mahsulotlar hosil bo'ladi (reaktivlar nisbati va reaksiya sharoitlaridan qat'iy nazar). Past yumshatuvchi harorat va mo'rtlik tufayli bunday qatronlar amaliy qo'llanilishini topmagan; alkogolli laklar ishlab chiqarish uchun faqat etilselüloza (20%) va rozin (15%) bilan birgalikda fenol-asetaldegid qatronlari cheklangan darajada ishlatiladi.

3.10.3.1. Fenol-formaldegid oligomerlari

Qisqacha tarixiy eskiz. Birinchi marta fenolning atsetaldegid bilan xlorid kislota ishtirokida smolali kondensatsiyalanish mahsulotlari 1872 yilda A.Bayer tomonidan olingan. Biroq, uning kuzatuvlari amaliy natijalarga olib kelmadi, chunki organik kimyogar nuqtai nazaridan "rezinatsiya" alohida birikmalarning izolyatsiyasiga to'sqinlik qildi. 1891 yilda K.K. Kleberg, fenolning ortiqcha formaldegid bilan reaksiyaga kirishishida g'ovakli tuzilishga ega bo'lgan erimaydigan va erimaydigan mahsulotlar hosil bo'lishini aniqladi. Biroq, faqat 1909 yilga kelib, L.Baekeland va I.Lebix fenol-formaldegid oligomerlari va ular asosidagi plastmassalarni sanoat ishlab chiqarish imkoniyatini texnik jihatdan asoslab berdilar, ular deyiladi. bakalitlar.

1912-1913 yillarda G.S. Petrov, V.I. Losev va K.I. Tarasov ishlab chiqarish usulini ishlab chiqdi karbolitlar - neft sulfonik kislotalari (Petrov kontakti) ishtirokida olingan fenolni formaldegid bilan polikondensatsiyalash mahsulotlariga asoslangan birinchi mahalliy plastmassalar. 1925 yilgacha presslash materiallari spirtli eritmalar yoki suyuq termoset oligomerlarning suvli emulsiyalari asosida tayyorlangan. 1925 yildan keyin qattiq termoplastik oligomerlardan, yog'och unidan va metenamindan presslash materiallari ishlab chiqarish o'zlashtirildi. Keyingi yillarda modifikatsiyalangan polimerlar alohida ahamiyat kasb etdi, ulardan foydalanish yaxshilangan fizik-mexanik xususiyatlarga ega materiallarni olish imkonini berdi.

Hozirgi vaqtda turli xil plastik massalar chaqiriladi fenoplastiklar.

Tuzilishi. Fenol-formaldegid oligomerlari (PFO) fenollarning formaldegid bilan polikondensatlanish mahsulotlaridir. Polikondensatsiya sharoitiga qarab rezol (termoset) yoki novolak (termoplastik) oligomerlar hosil bo'ladi. Qayta ishlash jarayonida ular uch o'lchamli polimerlarni hosil qilish uchun qattiqlashadi.

Rezol oligomerlari (rezollar) hisoblanadi statistik prepolimerlar- umumiy formulaning chiziqli va tarmoqlangan izomer mahsulotlari aralashmasi:

Qayerda n = 2 – 5; m = 4 – 10.

Suyuq rezollarning molekulyar og'irligi 400 - 600, qattiq - 800 dan 1000 gacha.

Novolak oligomerlari (oligometilenoksifenilenlar) asosan chiziqli tuzilishga ega, shuning uchun ular quyidagilarga tegishlidir. prepolimerlar
ma'lum tuzilma. Novolaklarning molekulyar og'irligi 800 dan 1000 - 1300 gacha. Novolaklarning umumiy formulasi:

Qayerda n = 4 – 8.

Davolanmagan smolalarning xossalari. Novolak oligomerlarining rangi och sariqdan to quyuq jigarranggacha; Rezol oligomerlarining rangi ishlatiladigan katalizatorga qarab o'zgaradi. Shunday qilib, ammiakli suv va organik aminlar ishtirokida olingan oligomerlar sarg'ish, o'yuvchi ishqorlar qizg'ish, bariy gidroksidi och sariq rangga ega. Ishlab chiqarish usuliga qarab, resollarning xususiyatlari juda keng doirada o'zgarib turadi, turli markalardagi novolaklarning xususiyatlari esa bir-biridan unchalik farq qilmaydi.

Qattiq rezollarning suyuq moddalarga nisbatan afzalliklari saqlash vaqtida ularning xossalarining nisbiy barqarorligi, yuqori dielektrik xossalari va kimyoviy chidamliligi va erkin fenol miqdorining pastligidir.

Qattiqlashtirilmagan FFOlar fenollarda va gidroksidi eritmalarida, shuningdek organik erituvchilarda: etanol, asetonda eriydi, lekin aromatik uglevodorodlarda erimaydi.

Novolaklarning xususiyatlarining ba'zi ko'rsatkichlari:

Oligomerdagi erkin fenol miqdorini turli usullar bilan kamaytirish mumkin, masalan, jonli bug 'bilan ishlov berish yoki reaktorda oligomerning 180 - 200 ° C da uzoq vaqt qizdirilishi tufayli fenolni olib tashlash. Ushbu davolash erkin fenol miqdorini 0,1% gacha kamaytirishga imkon beradi va shu bilan oligomerlarning issiqlik va yorug'lik qarshiligini sezilarli darajada oshiradi. Rezollarda, ayniqsa suyuq fenollarda sezilarli darajada ko'p miqdorda erkin fenol ularning erish nuqtalarini pasaytiradi.

Rezollar xususiyatlarining ba'zi ko'rsatkichlari:

Fenolik yadrolarda metilol va gidroksil guruhlari, shuningdek, faol vodorod atomlari mavjudligi sababli, quritilmagan PFO turli reaktsiyalarga kirishga qodir (esterifikatsiya, alkillanish, galogenlash, oksidlanish va boshqalar). Biroq, bu reaksiyalar miqdoriy jihatdan faqat polimerlanish darajasi juda yuqori bo'lmaganda sodir bo'ladi.

Rezolli qatronlarda, hatto xona haroratida ham, kondensatsiya reaktsiyalari davom etib, oligomerlarning o'rtacha molekulyar og'irligining asta-sekin o'sishiga olib keladi. Shu sababli, suyuq va qattiq rezolli qatronlarni saqlashda ularning xususiyatlari vaqt o'tishi bilan doimiy ravishda o'zgarib turadi, bu oxir-oqibat iste'mol qilish uchun mos bo'lmagan tarmoq tuzilishiga ega mahsulotlarning shakllanishiga olib kelishi mumkin. Novolak qatronlari uzoq muddatli saqlash vaqtida namlik bo'lmaganda va 180 ° S ga qadar qizdirilganda barqarordir.

Davolangan smolalarning xossalari. FFO davolashning oxirgi bosqichlarida molekulyar zanjirlarning harakatchanligi juda cheklangan. Shu munosabat bilan, nazariy jihatdan mumkin bo'lgan barcha o'zaro bog'liqliklar tuzalgan rezolda (rezit) hosil bo'lmaydi va oligomerik mahsulotlar har doim ham mavjud. Bunday holda, alohida zanjirlar bir-biri bilan chambarchas bog'langan va faqat valentlik bog'lari bilan emas, balki vodorod bog'lari bilan ham bog'langan. Qizdirilganda rezit vodorod aloqalarining zaiflashishi tufayli biroz yumshaydi. Qattiqlashtirilgan FFO kristalli tuzilishga ega emas.

Rezol polimerlari (qoralangan oligomerlar - qarshi turadi) geksamin bilan qattiqlashgandan keyin novolak polimerlarga qaraganda yuqori dielektrik xossalarga, suvga chidamlilik va kimyoviy qarshilikka ega.

To'ldirilmaganlarning ba'zi xususiyatlari

fenolga asoslangan rezitlar:

Qattiqlashtirilgan resollar yuqori issiqlik qarshiligi bilan ajralib turadi: ulardan tayyorlangan mahsulotlar ≤ 200 ° C haroratda uzoq vaqt davomida ishlatilishi mumkin. 200 dan 250 ° S gacha bo'lgan harorat oralig'ida qismlarning ishlash muddati kunlar bilan o'lchanadi; 500 dan 1000 ° S gacha - daqiqalar va 1000 dan 1500 ° C gacha - soniya. Rezitlarni 250 ° C dan yuqori haroratlarda issiqlik bilan ishlov berish birlamchi strukturaning ikkilamchi strukturaga aylanishi bilan ularni yo'q qilish bilan birga keladi, bu yuqori issiqlikka chidamli mexanik kuchli uglerod qoldig'i (koks).

Suv bilan uzoq vaqt aloqa qilganda, rezitlar biroz shishiradi. Ular organik erituvchilarda erimaydi, garchi ular tarkibidagi oligomerik mahsulotlar hech bo'lmaganda qisman ekstraktsiya yo'li bilan (masalan, qaynayotgan aseton bilan) olinishi mumkin. Ishqorlarning suvli eritmalari yoki qaynayotgan fenollar ta'sirida rezitlar parchalanish bilan sekin eriydi. Ular ko'pchilik kislotalarga chidamli, konsentratsiyadan tashqari. H 2 SO 4 va oksidlovchi kislotalar (masalan, nitrat va xrom).

Xususiyatlarni o'zgartirish. FFO xususiyatlarini maqsadli ravishda o'zgartirish uchun ko'pincha kimyoviy yoki mexanik modifikatsiya usullari qo'llaniladi.

1. Uch yoki undan ortiq boshlang'ich monomerlarning kopolikondensatsiyasi. Shunday qilib, fenolni anilin bilan qisman almashtirish rezitlarning dielektrik xususiyatlarini va suvga chidamliligini yaxshilaydi (qarang. Anilin-formaldegid smolalari); fenolga rezorsinol qo'shilishi qatronlarning qotish haroratini pasaytiradi va ularning yopishtiruvchi xususiyatlarini yaxshilaydi (qarang. Rezorsin-formaldegid qatronlari); furil spirti bilan o'zgartirilgan qatronlar kislotalar, gidroksidi va boshqa kimyoviy moddalarga chidamliligi oshishi bilan tavsiflanadi.

2. Polimer-analog transformatsiyalar. FFO polaritesini kamaytirish uchun fenollarni o'z ichiga oladi juft-pozitsiyali alkil yoki aril o'rnini bosuvchi moddalar. Bu ularga moylar va ba'zi sintetik qatronlar bilan birlashtirilishi, shuningdek, qutbli erituvchilarda erishi qobiliyatini beradi. Xuddi shu maqsadda rezolli qatronlardagi metilol guruhlarini qisman esterifikatsiya qilish spirtli ichimliklar, asosan butanol bilan amalga oshiriladi (qarang. Fenol-formaldegid laklari va emallari). Sun'iy kopallar FFO ni avval rozin, keyin esa glitserin bilan o'zgartirish orqali olinadi.

3. FFO ning boshqa oligomerlar yoki polimerlar, shu jumladan tabiiy bilan birikmasi. Shunday qilib, rezitlarning suvga va kimyoviy qarshiligini oshirish uchun (ayniqsa kislotalarga) FFO PVX bilan birlashtiriladi; kauchuklar bilan modifikatsiya, masalan, nitril butadien, shifobaxsh mahsulotlarning ta'sir kuchini, shuningdek ularning tebranish yuklariga chidamliligini sezilarli darajada oshirishga imkon beradi; polivinilbutiral yoki polivinilformal bilan birikma yopishqoqlik xususiyatlarini va elastikligini yaxshilaydi. Bundan tashqari, FFOni o'zgartirish uchun poliamidlar, poliolefinlar, epoksi qatronlar va boshqalar ishlatiladi.

4. Oligomerlarning izomer tarkibining yo'naltirilgan o'zgarishi. PFO ning xususiyatlariga, birinchi navbatda, ularning qotib qolish tezligiga oligomerlar molekulalaridagi metilen ko'priklarining joylashuvi izomeriyasi ta'sir qiladi, bu sintez misolida tasdiqlangan. ortovolaklar. Ushbu oligomerlarning molekulalari asosan bog'laydigan metilen ko'priklarini o'z ichiga oladi orto-qo'shni fenolik yadrolarning joylashuvi. Ortonovolalar sanoat ahamiyatiga ega bo'ldi, chunki ularning qattiqlashuv darajasi boshqa izomerik tarkibga ega bo'lgan oligomerlarga qaraganda ancha yuqori.

Kvitansiya. FFO reaksiyaga asoslangan muvozanatsiz geteropolikondensatsiya usuli bilan olinadi. polialkillanish. Olingan PFO ning tuzilishi va xossalarini belgilovchi asosiy omillar fenolning funksionalligi, fenol va formaldegidning molyar nisbati va reaksiya muhitining pH darajasidir. Reaksiya harorati asosan reaksiya tezligiga, jarayonning davomiyligi esa oligomerlarning o'rtacha molekulyar og'irligiga ta'sir qiladi.

Fenol yoki uning gomologlarida formaldegid bilan o'zaro ta'sir o'tkazishga qodir bo'lgan mobil vodorod atomlarining soni, ya'ni bu reaktsiyalarda namoyon bo'lishi mumkin bo'lgan funksionalligi uchtadir. Fenolik yadroning vodorod atomlari joylashgan orto- Va juft-fenol gidroksil guruhiga nisbatan pozitsiyalar. Bir atomli fenollardan uch funktsiyalilar ham mavjud m-kresol va 3,5-ksilenol, ikki atomlilardan - rezorsinol Shuning uchun polikondensatsiya ham chiziqli (termoplastik) va chiziqli tarvaqaylab ketgan (termosetting) oligomerlarni hosil qilishi mumkin.

Aldegidlardan faqat formaldegid va furfural uch funksiyali fenollar bilan polikondensatsiyalanganda termoset oligomerlarni hosil qila oladi. Boshqa aldegidlar (sirka, butir va boshqalar) kimyoviy faolligi kamayganligi va fazoviy to'siq tufayli termoaktiv oligomerlar hosil qilmaydi.

Fenol formaldegid bilan o'zaro ta'sirlashganda, termoplastik (novolac) oligomerlar quyidagi hollarda hosil bo'ladi:

a) kislota katalizatorlari ishtirokida fenolning ko'pligi bilan (fenol nisbati: formaldegid 1: 0,78 - 0,86 oralig'ida o'zgaradi); ortiqcha fenol bo'lmasa, rezol oligomerlari hosil bo'ladi;

b) ortiqcha formaldegid bilan (fenol: formaldegid nisbati).
1: 2 – 2,5) katalizator sifatida kuchli kislotalar ishtirokida; Bu holda olingan oligomerlar qizdirilganda qattiqlashmaydi, lekin ularga oz miqdordagi asos qo'shilsa, ular tezda erimaydi va erimaydi.

Termosetting (rezol) oligomerlar quyidagi hollarda hosil bo'ladi:

a) asosiy katalizatorlar ishtirokida ortiqcha fenolni formaldegid bilan polikondensatsiyalashda (ishqoriy muhitda termoset oligomerlar fenolning juda ko'p ortiqcha bo'lsa ham olinadi, bu holda reaksiya mahsulotida erigan holda qoladi);

b) asosiy va kislotali katalizatorlar ishtirokida formaldegidning ko'pligi bilan. Turli markali rezollar uchun fenol: formaldegidning molyar nisbati juda katta farq qiladi va 1: 1,1 - 2,1 ni tashkil qiladi.

Fenolning formaldegid bilan polikondensatsiyasi ketma-ket va parallel reaktsiyalarning murakkab to'plamidir. Eng tipik va takrorlanuvchilar formaldegidning fenolga qo'shilishi (bu fenol spirtlarini hosil qiladi), shuningdek allaqachon hosil bo'lgan fenol spirtlari yoki oligomerlari va fenol spirtlarining fenol, oligomerlar yoki bir-biri bilan kondensatsiyasi. Bu reaksiyalarning barchasi deyarli qaytarilmasdir (muvozanat konstantasi 10000 ga yaqin). Shuning uchun fenolning formaldegid bilan polikondensatsiyasi suvli muhitda amalga oshirilishi mumkin.

Novolak olish fenol ko'p bo'lgan kislotali muhitda (pH 1,5 - 1,8) amalga oshiriladi.

I bosqich - boshlash (kationik):

Kislotali muhitda formaldegid molekulasining protonlanishi beqaror karboniy ionining hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi. Ikkinchisi fenolik halqaga hujum qilib, izomer aralashmasini hosil qiladi O- Va P- metilolfenollar:

II bosqich - zanjir o'sishi.

Metilolfenol reaksiya massasida to'planmaydi, chunki kislota ishtirokida u benzilkarboniy ioniga aylanadi, u boshqa fenolik yadrolar bilan tezda reaksiyaga kirishib, izomerik dioksidifenilmetanlar (DDM) aralashmasini hosil qiladi:

Makromolekulaning keyingi o'sishi ketma-ket qo'shilish va almashtirish reaktsiyalari (kondensatsiya) natijasida sodir bo'ladi. Bundan tashqari, qo'shilish reaktsiyalarining tezligi almashtirish tezligidan 5-8 baravar past. Umuman olganda, novolak ishlab chiqarish jarayoni quyidagi diagramma bilan ifodalanishi mumkin:

(n+ 1)C 6 H 5 (OH) + n CH 2 O →

→ HOC 6 H 4 CH 2 –[–C 6 H 3 (OH)CH 2 –] n–C 6 H 4 OH + n H2O,

Qayerda n= 4 - 8.

Novolaklarni quritish odatda qizdirilganda (160 - 180 ° S) ularni qayta ishlash jarayonida turli sertleştiriciler ishtirokida yoki yuqori chastotali oqimlar ta'sirida paydo bo'ladi.

Eng keng tarqalgan sertleştiriciler paraform (formaldegid oligomer) HO-[-CH 2 -O-] n-H, qayerda n= 8 ÷ 12 va heksametilentetramin (HMTA) yoki metenamin

Qattiqlashuvning dastlabki bosqichlarida qattiqlashtiruvchi moddalarning termal parchalanishi sodir bo'ladi. Ularning parchalanish sxemalari quyida keltirilgan:

HO– n-H n CH 2 O + H 2 O, bu erda n = 8 – 12 .

N 4 (CH 2) 6 + 6H 2 O 4NH 3 + 6CH 2 O.

Biroq, metenamin bilan davolash afzalroqdir, chunki uning parchalanishi paytida formaldegidga qo'shimcha ravishda NH 3 ajralib chiqadi, bu reaktsiya uchun katalizator hisoblanadi. Shu sababli, metenamin bilan davolash paraformga qaraganda deyarli ikki baravar tez davom etadi. Qattiqlashuv sharoitlariga qarab, HMTA miqdori odatda dastlabki oligomerning og'irligi bo'yicha 6 - 14% ni tashkil qiladi.

Da paraformani davolash Asosan oligomer molekulalari o'rtasida metilen ko'priklarining shakllanishi sodir bo'ladi, buning natijasida struktura retikulyar bo'ladi:

Metenamin bilan davolash oligomer molekulalari o'rtasida metilen, dimetilenamin va trimetilenamin ko'priklarining shakllanishi bilan birga (parchalanish diagrammasiga qarang)

Haroratning yanada oshishi bilan ikkinchi turdagi ko'priklar birinchi navbatda yo'q qilinadi, keyin birinchi. Bunga novolak tarkibidagi erkin fenol (og'irlik bo'yicha 7-10%) yordam beradi. Ushbu transformatsiyalar, asosan, oligomer molekulalari o'rtasida metilen ko'priklarining shakllanishiga olib keladi. Termik barqaror azometin bog'lari (–SH=N–CH 2 –) ham paydo bo'ladi, buning natijasida davolangan novolak (rezit) sariq rangga ega bo'lib, doimo qoldiq azotni o'z ichiga oladi.

Shunday qilib, davolash reaktsiyasi geksamin molekulasining parchalanish tabiati va shunga mos ravishda oligomer molekulalarini o'zaro bog'laydigan "ko'prik" yoki kimyoviy birlik tuzilishi bilan farq qiluvchi uchta sxemadan biriga muvofiq davom etishi mumkin. reaksiyaga kirishgan HMTA molekulasi uchun chiqarilgan ammiak miqdori sifatida. Ushbu sxemalarning birortasining ustun mavjudligini eksperimental tasdiqlash yo'q. Biroq, ma'lumki, reaksiya paytida ajralib chiqadigan gaz kamida 95% ammiakdir.

E.I. Barg novolakning HMTA bilan o'zaro ta'sirining boshqa mexanizmini taklif qildi, garchi uni etarli darajada o'rnatilgan deb hisoblash mumkin emas. Uning fikricha, kerakli miqdordagi sertleştiricini hisoblashda, HMTA nafaqat oligomerik zanjirlarni, balki yuvish va quritishdan keyin qatronda qolgan erkin fenolni ham bog'lashi kerak. Bu holda hosil bo'lgan zanjirlar tuzilish jihatidan novolaklarga yaqin:

Jarayon barcha metilen guruhlari fenolik yadrolar bilan birlashtirilguncha va qo'shimcha mahsulot sifatida erkin ammiak ajralib chiqmaguncha davom etadi. Qattiqlashuv vaqtida u ajralib chiqishi aniqlangan
40 - 50% azot, qolgan qismi esa issiq presslashdan keyin ham qatronda qoladi. Shuning uchun, novolak oligomerlarini davolashning oxirgi bosqichida organik erituvchilarda erimaydigan yoki erimaydigan azot o'z ichiga olgan birikmalar sifatida ko'rib chiqish kerak, chunki ular fazoviy yoki tarmoq tuzilishiga ega.

Novolak oligomerlari rezol oligomerlariga qaraganda ancha tezroq davolanadi. Shuning uchun, qayta ishlash yuqori qattiqlashuv tezligini talab qiladigan hollarda (umumiy maqsadli press kukunlari va boshqalar) rezollarga qaraganda novolaklar afzalroqdir. Shu bilan birga, rezollar, novolaklardan farqli o'laroq, ishlov berish jarayonida uzoq vaqt davomida yopishqoq oqim holatida qolishga qodir, bu esa qalin devorli mahsulotlarni shakllantirishni osonlashtiradi; Bu laminat ishlab chiqarishda rezollardan foydalanishning sabablaridan biridir.

Rezolni olish formaldegid ko'p bo'lgan ishqoriy muhitda amalga oshiriladi.

I bosqich - boshlash (anion):

Ishqoriy muhitda fenollar fenolatlar hosil qiladi, ular keyinchalik xinoid tuzilmalarga aylanadi. Asoslar mavjud bo'lganda, fenol eritmada rezonans bilan stabillashgan fenolat anionlarini hosil qiladi, ular nukleofil xususiyatlarga ega:

Bunday holda, ion zaryadi fenolik halqaning butun konjugatsiyalangan tizimiga tarqalib, o'rnini bosishni osonlashtiradi. orto- Va juft- qoidalari. Bunday anionlar elektrofil formaldegid bilan oson reaksiyaga kirishib, anionlarga aylanadi O- Va P-metilenxinonlar (xinon metidlar):

Rivojlanayotgan P-metilenxinon fenolat anioni bilan o'zaro ta'sir qiladi:

yoki mahsulotlarni hosil qilish uchun osongina dimerlanishi mumkin:

O- Metilenxinon, shuningdek, fenolik yadrolar o'rtasida turli ko'priklar hosil bo'lishi bilan dimerlanishi mumkin: dimetilen (1), etilen (2) va epoksi (3):

Shunday qilib, 1-bosqichdagi nukleofil almashtirish reaktsiyasi natijasida ikki va uch o'rinbosar fenol spirtlari (metilolfenollar) aralashmasi hosil bo'ladi:

II bosqich - zanjir o'sishi.

Shu bilan birga, dimetilen efir bog'lari bo'lgan mahsulotlarning nisbati fenolik spirtlar orasidagi o'zaro ta'sirning past darajasi tufayli kichik:

bu erda R - fenol qoldig'i.

150 ° C dan yuqori qizdirilganda dibenzil efirlari formaldegid ajralib chiqishi va difenilmetan hosilalari hosil bo'lishi bilan parchalanadi. Ko'rinishidan, bu reaktsiya metilenxinonlar hosil bo'lishining oraliq bosqichidan o'tadi:

Bunda umumiy formula bilan rezollar deb ataladigan chiziqli tarvaqaylab ketgan mahsulotlar hosil bo'ladi

H–[–C 6 H 2 (OH)(CH 2 OH)CH 2 –] m–[–C 6 H 3 (OH)CH 2 –] n-Oh,

Qayerda n = 2 - 5; m = 4 - 10.

Rezollarning molekulyar og'irligi novolak oligomerlariga qaraganda pastroqdir, chunki gellanishning oldini olish uchun polikondensatsiya tezda amalga oshiriladi. Qizdirilganda, rezollar erkin metilol guruhlari mavjudligi sababli o'z-o'zidan qotib, fazoviy (tarmoq) tuzilishga ega polimerlarga aylanadi. Rezol oligomerlarini davolash jarayonida uch bosqich mavjud.

Yoniq bosqich A, deb ham ataladi rezol, oligomer chiziqli va tarmoqlangan izomer tuzilmalar aralashmasidir. Shuning uchun u o'zining fizik xususiyatlariga ko'ra novolak oligomeriga o'xshaydi: u ishqorlarda, spirtda va asetonda eriydi va eriydi:

Yoniq B bosqichi polimer deb ataladi resitol, siyrak mesh tuzilishiga ega; u alkogol va asetonda faqat qisman eriydi, erimaydi, lekin qizdirilganda juda elastik, kauchukga o'xshash holatga o'tish qobiliyatini saqlab qoladi, ya'ni hali ham erituvchilarda yumshatish va shishish qobiliyatiga ega:

Yoniq bosqich C- davolashning yakuniy bosqichi - hosil bo'lgan polimer, deyiladi qayta o'tirish*, formula bilan tavsiflangan fenolik yadrolar orasidagi turli ko'priklar (kimyoviy birliklar) bilan juda murakkab fazoviy tuzilishga ega.

bu faqat ma'lum guruhlar va guruhlarni o'z ichiga oladi, lekin ularning miqdoriy munosabatlarini aks ettirmaydi. Hozirgi vaqtda fenol-formaldegid polimerlari juda siyrak o'zaro bog'langan tuzilmalar (uch o'lchovli tarmoqdagi oz sonli tugunlarga ega bo'lgan struktura) ekanligiga ishonishadi. Qattiqlashuvning oxirgi bosqichida reaktsiyaning to'liqlik darajasi past. Odatda 25% gacha funktsional guruhlar uch o'lchovli tarmoqdagi aloqalarni shakllantirish uchun ishlatiladi.

Resit erimaydigan va erimaydigan mahsulot bo'lib, qizdirilganda yumshamaydi va erituvchilarda shishmaydi.

Texnologiya. Sanoat suvga asoslangan va suvsizlangan FFO ishlab chiqaradi; ikkinchisi - suyuq va qattiq mahsulotlar yoki organik erituvchilardagi eritmalar shaklida. Bundan tashqari, ishqoriy muhitda dastlabki polikondensatsiya mahsulotlarining fenolik spirtlari va boshqa suvli eritmalari ishlab chiqariladi.

FFO olish uchun uzluksiz jarayonni yaratish uchun ko'plab urinishlar mavjud. Biroq, faqat sanoat miqyosida novolak oligomerlari 1964 yildan beri uzluksiz usulda ishlab chiqarilmoqda, bu texnik-iqtisodiy ko'rsatkichlar bo'yicha davriy usuldan ustundir. Novolaklarni ishlab chiqarishning uzluksiz usulida polikondensatsiya qaynash nuqtasida va atmosfera bosimida ko'p qismli reaktorda amalga oshiriladi, uning har bir qismida "ideal" aralashtirishga yaqin rejim saqlanadi. Olingan qatron yuqori qatronli suvdan ajratiladi va quritish uchun yuboriladi, bu esa evaporatatorda kino rejimida amalga oshiriladi.

Novolaklarni partiya usulida ishlab chiqarishda polikondensatsiya va quritish ankrajli aralashtirgich va isitish va sovutish uchun ko'ylagi bilan jihozlangan bitta apparatda amalga oshiriladi. Texnologik jarayon quyidagi bosqichlardan iborat: xom ashyoni tayyorlash va yuklash, polikondensatsiyalash, oligomerni quritish, tayyor mahsulotni drenajlash, sovutish va maydalash. Novolaklarni ishlab chiqarishda reaktorga yuklangan xom ashyo miqdorini to'g'ri hisoblash katta ahamiyatga ega. Noto'g'ri dozalash, masalan, folmaldegid miqdorini oshirish novolak o'rniga rezol oligomerining shakllanishiga va uning to'g'ridan-to'g'ri apparatda qotib qolishiga olib kelishi mumkin. Bunday mahsulotni endi mahsulotga qayta ishlash mumkin emas (eruvchanligi va erimasligi sababli).

Katalizator miqdori 0,2 - 1,5 wt. 100 massa uchun soat. shu jumladan fenol. Novolak oligomerlarini ishlab chiqarishda katalizator sifatida mineral va organik kislotalar, ko'pincha xlorid va oksalat kislotalari ishlatiladi. Hidroklorik kislota yuqori darajada dissotsilangan kislotalardan biridir, shuning uchun jarayon yuqori tezlikda davom etadi va sezilarli issiqlik chiqishi bilan birga keladi. Bundan tashqari, suv bug'lari bilan birga quritish jarayonida oligomerdan osongina chiqariladi va bu oksalat kislotasi bilan ijobiy taqqoslanadi. Xlorid kislotasini qo'llash bilan bog'liq asosiy kamchilik - bu uskunaga korroziy ta'sir ko'rsatadi.

Novolakning birlamchi kondensatsiya mahsulotlari reaksiya aralashmasida hidrofobiklik va erimasligi bilan ajralib turadi, shuning uchun reaktsiya jarayonida aralashma og'irroq oligomerik qatlamga va suvli fazaga (suv, reaksiyaga kirishmagan fenol, formaldegid va suvda eriydigan dastlabki kondensatsiya mahsulotlari) ajraladi. . Biroq, polikondensatsiya qatlamlarning keskin ajratilishidan keyin ham davom etishi mumkin. Jarayon qanchalik uzoq bo'lsa, fenol va formaldegid qanchalik to'liq bog'langan bo'lsa, novolakning unumi va uning o'rtacha molekulyar og'irligi shunchalik yuqori bo'ladi.

Sintez jarayonida uchuvchi mahsulotlar reaksiya aralashmasidan chiqariladi: suv, formaldegid, ba'zi reaktsiya mahsulotlari va reaksiyaga kirishmagan fenolning bir qismi. Shu bilan birga, oligomerlarning yopishqoqligi oshishi va erkin fenol miqdorining pasayishi (7-10% gacha) bilan birga keyingi polikondensatsiya ham sodir bo'ladi. Yopishqoqlikning oshishi va ayniqsa tushish nuqtasi quritish oxirida haroratning oshishi bilan osonlashadi, shuning uchun jarayon odatda 120 - 130 ° C va 400 - 600 mm Hg qoldiq bosimida yakunlanadi.

Qabul qilishning texnologik jarayoni rezol tipidagi oligomerlar Partiya usuli novolaklar ishlab chiqarish jarayoniga o'xshaydi, ammo rezollarning rezitolga aylanish tendentsiyasi tufayli rezol oligomerlarini ishlab chiqarish qiyinroq. Rezollarni sintez qilishda oligomerning har bir markasi uchun oldindan belgilangan polikondensatsiya vaqtiga qat'iy rioya qilish kerak. Jarayonning davomiyligini oshirish rezol oligomerlarining viskozitesini oshirishga va ular asosidagi kompozitsiyalarning qotib qolish vaqtini qisqartirishga olib keladi. Past suyuqlik tufayli bunday materiallar katta o'lchamli mahsulotlar va murakkab konfiguratsiyali mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilmaydi.

Novolaklardan farqli o'laroq, rezol ligomerlarini tayyorlash jarayonida hosil bo'lgan dastlabki kondensatsiya mahsulotlari reaksiya aralashmasida ko'proq eruvchanlikka va katta gidrofillikka ega. Shuning uchun aralashmaning ajralishi kamroq aniq sodir bo'ladi va ba'zida suvli qatlam umuman ajralmaydi. Ko'pgina hollarda, polikondensatsiya jarayoni va suvli fazani drenajlash tugagandan so'ng olingan polikondensatsiya mahsulotlarining suvli emulsiyalari (emulsiya oligomerlari) amaliy qo'llanilishini topadi.

Maqsadga qarab, rezol oligomerlari suyuq yoki deyarli suvsiz yoki qattiq (deb ataladigan) bo'lishi mumkin. quruq resollar). Rezol oligomerlarini ishlab chiqarishdagi muhim operatsiya ularni quritishdir. Quritish jarayonini nazorat qilish uchun polikondensatsiya plitasida 150˚C da 1 g oligomerning erimaydigan va erimaydigan bo'lish vaqti (polikondensatsiya tezligi) aniqlanadi. Quruq rezollar uchun u kamida 50 s bo'lishi kerak.

Ilova. Fenol-formaldegid oligomerlari (PFO) har xil turdagi plastmassalarni ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi (qarang. Fenoplastikalar, ko'pikli plastmassalar). Ko'p miqdorda rezolli qatronlar fanera va turli xil yog'ochdan tayyorlangan materiallarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi (qarang. Yog'och plastmassalar), shuningdek, issiqlik va ovoz o'tkazmaydigan materiallarni ishlab chiqarishda shisha tolali va asbestni bog'lash uchun. FFO abraziv asboblar - silliqlash g'ildiraklari va pichoqlarini ishlab chiqarishda, quyish sanoatida - qobiq qoliplarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi. FFO laklar, emallar, yopishtiruvchi va mastiklar uchun asos sifatida katta ahamiyatga ega (qarang. Fenol-formaldegid laklari va emallari, fenol-formaldegid yopishtiruvchi moddalar, yopishtiruvchi aralashmalar), shuningdek tola ishlab chiqarish uchun (qarang. Fenol-formaldegid tolalari).

FFO ishlab chiqarish doimiy ravishda o'sib bormoqda. FFOlar birinchi marta 1872 yilda A. Bayer tomonidan sintez qilingan. Ularning ishlab chiqarilishi 1909 yilda AQShda boshlangan. L. G. Bekeland ishiga asoslanib, birinchi sanoat mahsulotlari (quyma rezitlar) savdo nomi bilan ma'lum bo'lgan. bakelit. Keyinchalik bu nom kengroq ma'noga ega bo'lib, ba'zan fenol-formaldegid qatronlarining sinonimi sifatida ishlatilgan. Rossiyada nomi ostida quyma rezitlarni ishlab chiqarish karbolit 1912-1914 yillarda tashkil etilgan. G. S. Petrov, K. I. Tarasov va V. I. Lisev.

3.10.3.2. Fenoplastika

Fenolik plastmassalar, fenol plastmassalar (F.) - fenol-formaldegid smolalari, asosan, fenol-formaldegid asosidagi plastmassalar.

Polimerlar oligomerdan tashqari plomba moddasi, novolak polimerlari uchun qattiqlashtiruvchi, rezol polimerlari uchun qattiqlashtiruvchi katalizator, plastifikator, moylash, o'lchov agenti, puflovchi vosita va bo'yoqni o'z ichiga olishi mumkin. Toʻldirilmagan F.lar mavjud (qarang. Fenol-formaldegid oligomerlari) va to'ldirilgan, shu jumladan ko'pikli (qarang. Gaz bilan to'ldirilgan fenollar).

Eng katta amaliy ahamiyatga ega presslash materiallari. Amaldagi plomba va uning silliqlash darajasiga qarab, barcha presslash materiallarini uch turga bo'lish mumkin: chang to'ldiruvchi (press kukunlari), tolali plomba (tolalar, faolitlar, asbest massalari va boshqalar) va qatlamli plomba bilan (laminatsiyalangan) plastmassa).

Materiallarni chang to'ldiruvchi bilan bosing

Matbuot kukunlari turli xil mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi - maishiy va texnik. Mahsulotlarning maqsadiga qarab, ularga turli xil talablar qo'yiladi, ular maxsus xususiyatlarga ega bo'lgan press kukunlarini ishlab chiqarish orqali qondiriladi. Turli markalardagi press kukunlarini ishlab chiqarish texnologiyasi asosan o'xshash, ammo sezilarli farqlar mavjud.

Press kukunlarining asosiy komponentlari. Matbuot kukunlari - bu oligomer, to'ldiruvchi, sertleştirici va oligomerni davolashni tezlatuvchi, moylash, bo'yoq va turli xil maxsus qo'shimchalarni o'z ichiga olgan kompozitsiyalar.

Bog'lovchilar. Oligomer ma'lum bir bosim va haroratda qolgan komponentlarning zarralarini bir hil massaga singdirish va ulashni ta'minlaydigan press materialidagi bog'lovchi hisoblanadi. Davolangan oligomer tufayli tayyor mahsulotning mustahkamligi va kerakli shaklining saqlanishiga erishiladi. Oligomerlarning xossalari press materiallarining asosiy xossalarini aniqlaydi. Misol uchun, gidroksidi katalizatorli fenol-formaldegid oligomeriga asoslangan holda, yuqori dielektrik xususiyatlarga ega bo'lgan suv o'tkazmaydigan press kukunini olish mumkin emas, lekin uning qotib qolish tezligi boshqa bog'lovchilar asosidagi kukunlarga nisbatan juda yuqori. Press kukunlari ishlab chiqarishda novolak va rezol oligomerlari qo'llaniladi, ularga ko'ra kukunlar novolak yoki rezol deb ataladi.

To'ldiruvchilar. Bosish kukunlarining mexanik mustahkamligi, suvga chidamliligi, issiqlikka chidamliligi, dielektrik xususiyatlari va kimyoviy qarshiligi birinchi navbatda ijrochining xarakteriga bog'liq. Matbuot kukunlarini ishlab chiqarishda ham mineral, ham organik plomba moddalari qo'llaniladi. Organik kelib chiqadigan plomba moddalaridan asosan yog'och uni ishlatiladi - mayda maydalangan ignabargli yog'och. Lignin va press mahsulotlarini ishlab chiqarishdan ezilgan chiqindilar bo'lgan bakelit unidan cheklangan miqdorda foydalaniladi. Mineral plomba moddalari: kaolin, litopon, slyuda, kvarts uni, florspat va boshqalar kamroq qo'llaniladi. Ulardan foydalangan holda olingan mahsulotlar nisbatan past jismoniy va mexanik xususiyatlarga ega, ammo suvga chidamliligi va issiqlikka chidamliligi bo'yicha organik kelib chiqishi plomba moddalari bilan press kukunlaridan ustundir. Bundan tashqari, mineral plomba moddasi bo'lgan kukunlarni ishlatganda, ishlov berish jarayonida yuqori haroratga ruxsat beriladi, yog'och uni 200 ° C dan yuqori haroratlarda parchalanadi, bu esa materialning sifatini keskin yomonlashtiradi. Shuning uchun sanoatda har ikkala turdagi plomba moddalari ko'pincha kerakli xususiyatlar to'plamiga ega bo'lgan materiallarni olish uchun birlashtiriladi. Ba'zi plomba moddalar kukunlarga o'ziga xos xususiyatlarni beradi. Masalan, slyuda kamonga chidamli mahsulotlar va yuqori chastotali izolyatsiyalash qismlarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan matbuot materiallarida qo'llaniladi; grafit mahsulotlarga yarim o'tkazuvchanlik xususiyatlarini beradi; Fluorspar mahsulotlarning yoyga chidamliligini oshiradi, asbest esa issiqlikka chidamliligini oshiradi.

To'ldiruvchi va polimer o'rtasidagi o'zaro ta'sir mexanizmi hali aniqlanmagan. Mineral plomba holatida faqat polimer uning zarralarini o'rab oladi va organik kelib chiqadigan plomba moddalaridan foydalanganda polimerning plomba bilan, masalan, tsellyuloza va lignin bilan kimyoviy o'zaro ta'siri sodir bo'ladi, deb taxmin qilinadi. yog'och unidan.

Qattiqlashtiruvchi va qattiqlashtiruvchi tezlatgichlar. Geksamin novolac press kukunlari ishlab chiqarishda qattiqlashtiruvchi sifatida ishlatiladi. Ba'zida rezol oligomerlarini davolashni tezlashtirish uchun oz miqdorda qo'shiladi. Qattiqlashtiruvchi moddalar bilan bir qatorda, kompozitsiyalar ko'pincha qattiqlashtiruvchi tezlatgichlarni o'z ichiga oladi: kaltsiy yoki magniy oksidi, mineral kislotalar, organik sulfonik kislotalar va ularning hosilalari. Novolak oligomerlarida ularning roli erkin kislotalarni neytrallash uchun kamayadi va novolak va rezol oligomerlarini davolash bosqichida bu oksidlar fenolik yadrolarning gidroksil guruhlarini bog'laydi va fenolatlar hosil qiladi, shuning uchun qo'shimcha o'zaro bog'lovchi vositadir:

Bundan tashqari, metall oksidlari oligomerlar tarkibidagi erkin fenolni bog'lashi va shu bilan davolanish tezligini oshirishga yordam berishi mumkin:

Metall oksidlardan foydalanish press kukunlarining issiqlikka chidamliligi kabi ba'zi xususiyatlarini yaxshilash imkonini beradi.

Moylash materiallari press kukunlarining tabletka olish qobiliyatini yaxshilash, ishlov berish jarayonida mahsulotlarning qolipga yopishib qolishining oldini olish va presslashdan keyin ularni qolipdan olib tashlashni osonlashtirish. Bundan tashqari, moylash materiallari presslash materialining zarralari orasidagi ishqalanishni kamaytiradi, buning natijasida presslash jarayonida materialning egiluvchanligi va suyuqligi oshadi deb taxmin qilinadi. Matbuot kukunlarini ishlab chiqarishda moylash materiallari sifatida o'simlik kislotalari, masalan, oleyk yoki stearik, ularning tuzlari - Ca, Ba, Zn yoki Cd stearatlari, stearin ishlatiladi.

Bo'yoqlar va pigmentlar. Bo'yalgan press mahsulotlarini ishlab chiqarish uchun yuqori issiqlikka chidamliligi va yorug'likka chidamliligiga ega bo'lgan organik va mineral bo'yoqlar va pigmentlar qo'llaniladi. Ular to'g'ridan-to'g'ri bog'lovchiga yoki tarkibiy qismlarni aralashtirishda kiritiladi. Ko'pgina fenolik texnik mahsulotlarning ustun rangi qora. Ularni bo'yash uchun organik bo'yoq ishlatiladi - alkogolda eriydigan nigrosin, shuningdek, litopon, mumiya va boshqalar.

Ish paytida press mahsulotlarining rangi o'zgaradi. Buning asosiy sababi bo'yoqning fenol, formaldegid va polimerda qisman erkin holatda qoladigan katalizator bilan o'zaro ta'siridir. Bu jarayon quyosh nuri, issiqlik, namlik va boshqalar ta'sirida sodir bo'ladi va turli bo'yoqlar rangini har xil tezlikda o'zgartiradi.

Press kukunli retseptlar. Novolak va rezol press kukunlari asosan presslash yoʻli bilan, soʻnggi paytlarda esa quyish yoʻli bilan qayta ishlanadi. Bosish orqali qayta ishlash uchun ishlatiladigan novolak press kukunining eng keng tarqalgan formulasi quyida keltirilgan (massa, qismlarda):

Inyeksion kalıplama bilan ishlov berish uchun quyidagi formuladagi press kukuni ishlatiladi (massa, qismlarda):

Formulyatsiyadagi bog'lovchining ko'payishi massaning ko'proq harakatchanligini ta'minlaydi. Bundan tashqari, kompozitsiyaning suyuqligini oshirish uchun furfural unga to'g'ridan-to'g'ri prokat jarayonida kiritiladi (100 og'irlikning 3 qismi).

Rezol press kukunlarining formulalari materialning maqsadiga qarab kengroq diapazonda farqlanadi. Shunday qilib, bog'lovchi tarkibi 35 dan 50% gacha, kaltsiy yoki magniy oksidlari esa 0,7 dan 2,5% gacha. Geksamin krezol-formaldegid oligomerlari yoki rezol va novolak oligomerlarining aralashmalari asosidagi rezol kukunlariga qo'shiladi.

Yuqori darajada to'ldirilgan kukunli formulalar og'irligi bo'yicha 80% dan ortiq tarkibni o'z ichiga oladi. plomba, masalan, sun'iy grafit (deb atalmish qarshi– grafit plastmassa), kvarts qumi, granüler abraziv (elektrokorund, olmos va boshqalar). To'qimalarining qoliplari va yadrolari kvarts qumi (95-97% og'irlik) o'z ichiga olgan kompozitsiyalardan to'g'ridan-to'g'ri ulardan tayyorlangan mahsulotlardan foydalanish joyida tayyorlanadi.

Press kukunlari xossalari. Novolac va rezol press kukunlari ma'lum texnologik xususiyatlarga ega bo'lishi kerak, bu ularni mahsulotga qayta ishlash imkonini beradi. Preslangan kukunlarning eng muhim texnologik xususiyatlariga o'ziga xos hajm, tabletka olish qobiliyati, suyuqlik, qattiqlashuv tezligi va qisqarish kiradi.

Matbuot kukunini qayta ishlashga tayyorlash bosqichida muhim ko'rsatkichlar o'ziga xos hajm va tabletka olish qobiliyatidir. Emulsiya va lak usulida tayyorlangan press kukunlari yuqori xususiy hajmga ega, rulonli va ekstruziya usullari bilan tayyorlangan press kukunlari esa kamroq xususiy hajmga ega.

Planshetga yaroqlilik press kukunini mahsulotga yuqori samarali qayta ishlash imkonini beradi. Matbuot kukunining planshet (briket) hosil qilish qobiliyati planshetli mashinalarda sovuq presslash orqali aniqlanadi.

Oqimlilik press kukunining presslash yoki quyish jarayonida qolip bo'shlig'ini to'ldirish qobiliyatini aniqlaydi. Suyuqlik standart sharoitlarda maxsus Raschig qolipida o'lchanadi. Bosish kukunlarining suyuqligi, bog'lovchi turiga va press materialining maqsadiga qarab, keng tarqalgan - 35 dan 200 mm gacha. Suyuqligi 35 mm dan kam bo'lgan press kukunlari mahsulotlarni bosish jarayonida qolipni bir xilda to'ldirishga qodir emas. Shu bilan birga, suyuqlikning ortishi bilan presslash bosqichidagi yo'qotishlar ortadi (material qolipdan "oqadi", qalin burma hosil qiladi) va qattiqlashuv tezligi pasayadi. Yuqori suyuqlikli press kukunlari murakkab profilli mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, past suyuqlik esa kichik o'lchamdagi va oddiy konfiguratsiyali mahsulotlar uchun ishlatiladi.

Qattiqlashuv tezligi press kukunining texnologik xususiyatlarining eng muhim ko'rsatkichi bo'lib, ishlov berish bosqichida uskunaning unumdorligini belgilaydi. Fenol-formaldegid oligomerlarini termoplastiklar bilan birlashtirgan mahsulotlardan foydalanilganda, fenol-formaldegid biriktiruvchi moddalar uchun qattiqlashuv darajasi juda katta farq qiladi.

Siqilish mahsulotlarni qayta ishlash va ishlatish jarayonida namunalar hajmining o'zgarishini tavsiflaydi. Fenolik press kukunlari uchun u 0,4 - 1% ni tashkil qiladi. Novolac press materiallaridan tayyorlangan mahsulotlarning ayrim ko'rsatkichlari 3.18 va 3.19-jadvallarda keltirilgan.

Ushbu maqolada fenol-formaldegid qatronlarining umumiy tavsifi berilgan va rezolli qatronlar alohida ko'rib chiqiladi. Reaksiyalar taqdim etiladi va novolak va rezolli qatronlarning hosil bo'lish va qotib qolish mexanizmlari, shuningdek, ularning asosiy xususiyatlari ko'rib chiqiladi. Novolak qatronlar va laklar, rezolli qatronlar va laklar, emulsiya rezolli qatronlar, fenol spirtlari va fenol-formaldegid kontsentratlarini ishlab chiqarish texnologiyalari ko'rib chiqiladi. Ko'rib chiqilayotgan qatronlarni partiyaviy va uzluksiz usullar yordamida olish retseptlari va texnologik parametrlari keltirilgan. Ushbu ma'lumotlarga asoslanib, novolak va rezol fenol-formaldegid smolalarini, shuningdek, ular asosidagi kompozitsiyalarni qiyosiy baholash o'tkazildi, bu ularni turli sohalarda, shu jumladan fenolik kislota ishlab chiqarishda qo'llashning afzalliklari va kamchiliklarini baholash imkonini berdi. plastmassa va ulardan tayyorlangan mahsulotlar.

fenol-formaldegid qatronlari

novolak qatronlar

rezolli qatronlar

davolash

urotropin

1. Bachman A., Myuller K. Fenoplastics / A. Bachman, K. Myuller; qator u bilan. L.R. Vin, V.G. Gevita. – M.: Kimyo, 1978. – 288 b.

2. Bratsykhin E.A., Shulgina E.S. Plastmassa texnologiyasi: darslik. texnik maktablar uchun qo'llanma / E.A. Bratsyxin, E.S. Shulgina. – 3-nashr, qayta koʻrib chiqilgan. va qo'shimcha – L.: Kimyo, 1982. – 328 b.

3. Vlasov S.V., Kandyrin L.B., Kuleznev V.N. va boshqalar Plastmassani qayta ishlash texnologiyasi asoslari / S.V. Vlasov, L.B. Kandirin, V.N. Kuleznev - M .: Kimyo, 2004 - 600 b.

4. Kochnova Z.A., Javoronok E.S., Chalyx A.E. Epoksi qatronlar va sertleştiriciler: sanoat mahsulotlari / Z.A. Kochnova, E.S., Javoronok, A.E. Chalyx - M.: Paint-Media MChJ, 2006. - 200 b.

5. Kryjanovskiy V.K., Kerber M.L., Burlov V.V., Panimatchenko A.D. Polimer materiallardan mahsulotlar ishlab chiqarish: darslik. nafaqa / V.K. Krijanovskiy, M.L. Kerber, V.V. Burlov, A.D. Panimatchenko - Sankt-Peterburg: Kasb, 2004. - 464 p.

6. Kutyanin G.I. Plastik massalar va maishiy kimyo buyumlari / G.I. Kutyatin - M .: Kimyo, 1982. - 186 p.

7. Mixaylin Yu.A. Issiqlikka chidamli polimerlar va polimer materiallar / Yu.A. Mixaylin - Sankt-Peterburg: Kasb, 2006. - 624 p.

8. Nikiforov V.M. Metall va boshqa konstruktiv materiallar texnologiyasi [Matn] / V.M. Nikiforov. – 9-nashr, oʻchirilgan. - Sankt-Peterburg: Politexnika, 2009 - 382 b.

9. Polimer kompozit materiallar. Xususiyatlari. Tuzilishi. Texnologiyalar / ed. A.A. Berlin. – Sankt-Peterburg: Kasb, 2009. – 560 b.

10. Eng muhim tarmoqlar texnologiyasi: Darslik / ed. A.M. Ginberg, B.A. Xoxlova - M.: Oliy maktab., 1985 yil. – 496 b.

11. Plastmassalar texnologiyasi / ostida. ed. V.V. Korshak – 3-nashr, qayta ishlangan. va qo'shimcha – M.: Kimyo, 1985. – 560 b.

12. Polimerlar ensiklopediyasi. 3-jild / nashr. V.A. Kabanova - M .: Sovet Entsiklopediyasi, 1977. - 1152 p.

FENOL-FORMALDEGID SHIRONLAR VA ULAR ASOSIDAGI TARKIBLARNI TAYYORLASH TEXNOLOGIYASI VA XUSUSIYATLARI.

1 Aleksandr Grigorevich va Nikolay Grigorevich Stoletov nomidagi Vladimir davlat universiteti

Annotatsiya:

Ushbu maqolada fenol-formaldegid qatronlarining umumiy tavsiflari keltirilgan, ular alohida novolak va rezolli qatronlar hisoblanadi. Novolak va rezolli qatronlarning hosil bo'lish va qotib qolish reaktsiyalari va mexanizmlari va ularning asosiy xossalari. Novolak smola va laklar, rezolli smola va laklar, emulsiya rezolli smolalar, fenol-spirtli va fenol-formaldegid konsentratlari texnologiyasini o‘rganadi. Ko'rib chiqilayotgan smolalarni partiyaviy va uzluksiz usullar bilan olishning formulasi va texnologik parametrlari taqdim etilgan. Ushbu ma'lumotlar asosida novolak va rezol fenol-formaldegid smolalari va ular asosidagi kompozitsiyalarni qiyosiy baholash, bu ularni turli sohalarda, shu jumladan, fenolik plastmassa va ulardan mahsulotlar ishlab chiqarishda qo'llashning afzalliklari va kamchiliklarini baholash imkonini beradi.

Kalit so‘zlar:

fenol-formaldegid qatroni

geksametilentetramin

Hozirgi vaqtda polikondensatsiya yoki polimerizatsiya reaktsiyalari natijasida olingan sintetik smolalar qurilishda va turli sanoat tarmoqlarida keng qo'llaniladi. Ular kompozit materiallar, yopishtiruvchi moddalar va bo'yoq va lak sanoatida bog'lovchi sifatida keng qo'llaniladi. Sintetik qatronlardan foydalanishning asosiy afzalliklari ularning ko'p materiallarga yuqori yopishishi va suvga chidamliligi, shuningdek, mexanik kuch, kimyoviy va termal barqarorlikdir.

Shu bilan birga, sintetik qatronlar amalda sof shaklda qo'llanilmaydi, lekin turli xil qo'shimchalarni o'z ichiga olgan kompozitsiyalar asosi sifatida ishlatiladi, masalan, plomba moddalari, suyultiruvchilar, quyuqlashtiruvchi moddalar, sertleştiriciler va boshqalar.

Qo'shimchalarning kiritilishi kompozitsiyalarning texnologik xususiyatlarini va ulardan olingan mahsulotlarning ishlash xususiyatlarini keng tartibga solish imkonini beradi. Biroq, kompozitsiyaning xususiyatlari asosan sintetik qatronning xususiyatlari bilan belgilanadi. Kompozitsiyadan mahsulotlarni qoliplash texnologiyasi va parametrlarini tanlash ham qatronni tanlashga bog'liq.

Hozirgi vaqtda eng ko'p ishlatiladigan sintetik qatronlar karbamid, alkid, epoksi, poliamid va fenolik qatronlar (asosan fenol-formaldegid) ni o'z ichiga oladi.

Fenol-formaldegid smolalarining umumiy xususiyatlari FFS [-C6H3(OH)-CH2-]n fenol C6H5OH yoki uning gomologlari (krezollar CH3-C6H5-OH va ksilenollar (CH3)2-C6H5) ning polikondensatsiya reaksiyasining suyuq yoki qattiq oligomerik mahsulotlaridir. -OH) formaldegid bilan (metanalem H2-C=O) kislotali (xlorid HCl, oltingugurt H2SO4, oksalat H2C2O4 va boshqa kislotalar) va ishqoriy (ammiak NH3, ammiak gidrat NH4OH, natriy gidroksid NaOH, bariy gidroksid Ba(OH) ishtirokida. )2) katalizatorlar turi.

Formaldegid odatda CH2O formaldegid deb ataladigan metanol bilan barqarorlashtirilgan suvli eritma shaklida qo'llaniladi. H2O. CH3OH. Ba'zi hollarda fenol almashtirilgan fenollar yoki rezorsin (C6H4 (OH) 2) bilan almashtiriladi va formaldegid qisman yoki to'liq furfural C5H4O2 yoki formaldegidning polimerizatsiya mahsuloti - OH (CH2O) nH paraformlari bilan almashtiriladi, bu erda n = 8 - 100.

Ushbu birikmalarda reaktiv funktsional guruhlarning rolini quyidagilar o'ynaydi:

Fenolda ikkita orto va para pozitsiyasida uchta CH bog'i mavjud (ikkita orto pozitsiyasida almashtirish osonroq);

Formaldegidda C va O atomlarida qo'shilishi mumkin bo'lgan C = O qo'sh bog'i mavjud.

Komponentlarning tabiati va nisbati, shuningdek, ishlatiladigan katalizatorga qarab, fenol-formaldegid smolalari ikki turga bo'linadi: termoplastik yoki novolak qatronlar va termoset yoki rezolli qatronlar.

Fenolik smolalarni hosil qilish jarayoni juda murakkab. Quyida Koebner va Vansheydt ishlari asosida yaratilgan va hozirda umumiy qabul qilingan fenol-formaldegid smolalarini hosil qilish reaksiyalari keltirilgan.

Novolak qatronlarining xususiyatlari

Novolak qatronlari (NR) asosan chiziqli oligomerlar bo'lib, ularning molekulalarida fenolik yadrolari -CH2- metilen ko'prigi bilan bog'langan. Novolak qatronlarini olish uchun fenol va formaldegidning polikondensatsiya reaktsiyasini ortiqcha fenolda (fenol va aldegidning moldagi nisbati 6: 5 yoki 7: 6) va kislota katalizatorlari ishtirokida amalga oshirish kerak.

Bunday holda, reaktsiyaning birinchi bosqichida p- va o-monoksibenzil spirtlari hosil bo'ladi:

Kislotali muhitda fenolik spirtlar fenol bilan tezda reaksiyaga kirishadi (kondensatsiyalanadi) va dihidroksidifenilmetanlarni hosil qiladi, masalan:

Olingan dihidroksidifenilmetanlar formaldegid yoki fenolik spirtlar bilan reaksiyaga kirishadi. Zanjirning keyingi o'sishi formaldegid va kondensatsiyaning ketma-ket qo'shilishi tufayli sodir bo'ladi.

HC hosil bo'lishiga olib keladigan kislotali muhitda polikondensatsiyaning umumiy tenglamasi quyidagi shaklga ega:

bu erda n ≈ 10.

Novolak kondensatsiyasining normal sharoitida fenolik yadroga formaldegid qo'shilishi asosan para holatida sodir bo'ladi va yuqoridagi formula qatronning haqiqiy tuzilishini aks ettirmaydi. Ortonovolaklar, ya'ni faqat orto holatida qo'shilgan fenol-formaldegid oligomerlari faqat maxsus polikondensatsiya usullari bilan olinadi. Ular muntazam tuzilishi va nisbatan yuqori molekulyar birikmalar olish imkoniyati tufayli katta qiziqish uyg'otadi.

Novolak qatroni molekulalari bir-biri bilan polikondensatsiya reaktsiyasiga kira olmaydi va fazoviy tuzilmalarni hosil qilmaydi.

Novolak qatronlarini qattiqlash

Novolak qatronlar termoplastik polimerlar bo'lib, ular qizdirilganda yumshaydi va hatto eriydi va sovutilganda qattiqlashadi. Bundan tashqari, bu jarayon ko'p marta amalga oshirilishi mumkin.

Novolak qatronlarini turli sertleştiriciler: formaldegid, paraform yoki ko'pincha geksametilentetramin (urotropin) C6H12N4 bilan davolash orqali erimaydigan va erimaydigan holga keltirish mumkin:

Geksamin 6 - 14% miqdorida qo'shiladi va aralashma 150 - 200 ° S haroratda isitiladi. Novolak qatronining geksametilentetramin (geksatropin) bilan maydalangan aralashmasi pulverbakelit deb ataladi.

Qizdirilganda urotropin qatron molekulalari o'rtasida dimetilenimin (I) va trimetilenamin (II) ko'prigi hosil bo'lishi bilan parchalanadi:

Keyinchalik bu ko'priklar ammiak va boshqa azot o'z ichiga olgan birikmalar ajralib chiqishi bilan parchalanadi va smola molekulalari o'rtasida metilen ko'priklari -CH2- va termostabil bog'lar -CH=N-CH2- hosil bo'ladi.

Novolak qatronlar, metenamin bilan qizdirilganda, rezolli qatronlar kabi qattiqlashuvning uch bosqichidan o'tadi.

Novolak smolalarining xossalari

Ishlab chiqarish texnologiyasiga ko'ra novolak qatronlar rangi och sariqdan to'q qizil ranggacha bo'lgan bo'laklar, bo'laklar yoki granulalar ko'rinishidagi qattiq, mo'rt shishasimon moddalardir (1-rasm).

Guruch. 1. Novolac smolalarining ko'rinishi

1-jadval

10% geksametilentetramin (urotropin) mavjudligida novolak qatronlarining xususiyatlari

Izohlar: *To'kish nuqtasi - bu qatron suyuqlik holiga kela boshlagan va tomchilar shaklida tushadigan yoki tortishish kuchi ta'sirida o'lchov idishidan suzib yuradigan haroratdir. **Jelatinlanish vaqti - bu qatron polimerlanib, qattiq, erimaydigan va erimaydigan holatga aylanadigan vaqt. Bu vaqt ichida qatron suyuqlik bo'lib qoladi, qayta ishlash va foydalanish uchun mos keladi.

Novolak smolalari spirtlar, ketonlar, efirlar, fenollar va ishqorlarning suvdagi eritmalarida yaxshi eriydi. Suvda novolak qatronlar shishadi va yumshaydi va namlik bo'lmasa, ular rafga chidamli bo'ladi.

Sanoat tomonidan ishlab chiqarilgan novolak qatronlarining asosiy xususiyatlari (SF navlari) jadvalda keltirilgan. 1 .

Rezolli qatronlarning xususiyatlari

Rezolli qatronlar (RS), shuningdek, bakelitlar deb ataladi, keyinchalik o'zgarishlarga qodir bo'lgan ko'p sonli metilol guruhlari -CH2OH o'z ichiga olgan chiziqli va tarvaqaylab ketgan oligomerlarning aralashmasi. Rezolli qatronlarni olish uchun fenol va formaldegidning polikondensatsiya reaktsiyasini ortiqcha formaldegidda (mollarda aldegidning fenolga nisbati 6: 5 yoki 7: 6) va asosiy katalizatorlar ishtirokida amalga oshirish kerak.

Bunday holda, polikondensatsiya reaktsiyasining birinchi bosqichida fenolning mono-, di- va trimetilol hosilalari (fenol spirtlari) olinadi:

70 ° C dan yuqori haroratlarda fenolik spirtlar bir-biri bilan o'zaro ta'sirlanib, ikkilik va uch yadroli birikmalar hosil qiladi:

Olingan dimerlar monospirtlar yoki bir-biri bilan reaksiyaga kirishib, polikondensatsiya darajasi yuqori bo'lgan oligomerlarni hosil qilishi mumkin, masalan:

Bu holda umumiy polikondensatsiya tenglamasi quyidagicha ifodalanishi mumkin:

bu erda m = 4 - 10, n = 2 - 5.

Bunday polikondensatsiya reaksiyasi natijasida olingan smola rezol deb ataladi.

Rezolli qatronlar ba'zi hollarda dimetilen efir guruhlari -CH2-O-CH2- ham bo'lishi mumkin, buning natijasida qizdirilganda ulardan formaldegid ajralib chiqadi.

Rezolli qatronlarning qattiqlashishi

Rezolli qatronlar termoset polimerlar bo'lib, ular qizdirilganda erimasdan qaytarilmas kimyoviy degradatsiyaga uchraydi. Bunda molekulyar zanjirlarning o'zaro bog'lanishlar bilan o'zaro bog'lanishi natijasida xossalarning qaytarilmas o'zgarishi sodir bo'ladi. Qatronlar qattiqlashadi va erigan holatdan qattiq holatga o'tadi. Qattiqlashuv harorati issiq qotish paytida yuqori (80-160 ° C) yoki sovuqda qotib qolganda past bo'lishi mumkin. Qattiqlashuv materialning funktsional guruhlarining o'zaro ta'siri yoki novolak qatronlar uchun ishlatiladiganlarga o'xshash sertleştiriciler yordamida sodir bo'ladi.

Rezolli qatronlar, shuningdek, uzoq muddatli saqlash vaqtida, hatto normal haroratda ham qattiqlashadi.

Uchta kondensatsiya bosqichi yoki uch turdagi rezolli qatronlar mavjud:

A bosqichi (rezol) - polikondensatsiya reaktsiyasi mahsulotlarining past molekulyar birikmalari aralashmasi;

B bosqichi (resitol) - rezolli qatronlar va yuqori molekulyar og'irlikdagi erimaydigan va erimaydigan birikmalar aralashmasi.

Stage C (rezit) asosan uch o'lchamli yuqori molekulyar og'irlikdagi birikmalardan tashkil topgan qatronlardir.

Ushbu o'zgarishlar metilol guruhlarining fenil halqasining orto va para pozitsiyalarida harakatlanuvchi vodorod atomlari bilan kondensatsiyasi natijasida sodir bo'ladi:

Shuningdek, metilol guruhlarining bir-biri bilan o'zaro ta'siri:

Rezitlarning tuzilishini quyidagicha soddalashtirish mumkin:

Rezolli qatronlar sovuqda kislotalar (xlorid, fosforik, p-toluensulfonik kislota va boshqalar) ishtirokida ham tuzatilishi mumkin. Neft sulfonik kislotalari RSO2OH (bu yerda R uglevodorod radikali) ishtirokida qotib qoladigan rezitlarga karbolitlar, C3H6O3 sut kislotasi ishtirokida esa neoleukoritlar deyiladi.

Qizdirilganda, rezolli qatronlarning qattiqlashishi ishqoriy tuproq metal oksidlari: CaO, MgO, BaO qo'shilishi bilan tezlashadi.

Rezolli qatronlarning xossalari

Dastlabki holatda (A bosqich) rezolli qatronlar qattiq va suyuqlikka bo'linadi. Qattiq moddalar ("quruq qatronlar") ishlatiladigan katalizatorga qarab och sariqdan qizg'ish ranggacha bo'lgan mo'rt qattiq moddalar bo'lib, novolak qatronlardan tashqi ko'rinishidan ozgina farq qiladi (1-rasmga qarang). Rezolli qatronlar novolak qatronlariga qaraganda ko'proq miqdorda erkin fenolni o'z ichiga oladi, bu esa past erish nuqtasiga olib keladi. Rezolli qatronlar, novolak smolalari kabi spirtlar, ketonlar, efirlar, fenollar, ishqorlarning suvdagi eritmalarida eriydi, shuningdek, suvda shishiradi.

Sanoat tomonidan ishlab chiqarilgan qattiq rezolyutsiyalarning asosiy xususiyatlari (IF sinflari) Jadvalda keltirilgan. 2.

jadval 2

Qattiq rezolli qatronlarning xossalari

Suyuq smolalar qatronning suvdagi kolloid eritmasi (2-rasm), ammiak yoki ammiak-bariy katalizatori ishtirokida olinadi va suyuq bakelitlarga va suvga asoslangan smolalarga bo'linadi.

Sanoat tomonidan ishlab chiqarilgan suyuq eritmalarning asosiy xususiyatlari (BZh va OF navlari) jadvalda keltirilgan. 3.

Guruch. 2. Suyuq rezolli qatronlarning ko'rinishi

3-jadval

Suyuq rezolli smolalarning xossalari

Uzoq vaqt davomida qizdirilganda yoki saqlansa, rezol B bosqichiga (rezitol), so'ngra C bosqichiga (rezit) o'tadi. Resitol erituvchilarda erimaydi, lekin ularda faqat shishadi, erimaydi, lekin qizdirilganda yumshaydi.

Resit ochiq sariqdan olchagacha yoki jigarrang qattiq rangga ega. Rezit qizdirilganda erimaydi va yumshamaydi, erituvchilarda erimaydi va shishib ketmaydi.

Rezolli qatronlarni davolash orqali olingan rezitlarning asosiy xususiyatlari jadvalda keltirilgan. 4 .

4-jadval

Rezitlarning xossalari

FFS uchun o'zgartirish qo'shimchalari

Fenol-formaldegid smolalarining xossalarini maqsadli ravishda o'zgartirish uchun kimyoviy modifikatsiyalash usuli qo'llaniladi. Buning uchun fenol va formaldegid bilan o'zaro ta'sir qilish qobiliyatiga ega bo'lgan komponentlar ularni ishlab chiqarish jarayonida reaktsiyaga kiritiladi.

Birinchidan, bu ilgari muhokama qilingan qattiqlashtiruvchi moddalar. Ammoniy sulfatlar, fosfatlar va ammoniy xloridlar 0,1-5% miqdorida fenol-formaldegid smolalari uchun qattiqlashtiruvchi tezlatgichlar sifatida ishlatiladi.

Rezol va novolak qatronlar aralashmasidan foydalanish mumkin. Bu yaxshi yopishtiruvchi xususiyatlarga ega kamroq qattiq materiallarga olib keladi.

Anilin C6H5NH2 kiritilishi bilan dielektrik xossalari va suvga chidamliligi ortadi, karbamid kiritilganda CH4N2O - yorug'lik qarshiligi, furil spirti C4H3OCH2OH - kimyoviy qarshilik. Ishqorga chidamliligini yaxshilash uchun qatronlar bor ftorid birikmalari bilan o'zgartiriladi yoki grafit yoki uglerod bilan to'ldiriladi va 20% gacha dikloropropanol qo'shiladi.

Polar bo'lmagan erituvchilarda erishi va o'simlik moylari bilan birlashtirilishi qobiliyatini berish uchun fenol-formaldegid qatronlari rozin C19H29COOH, tert-butil spirti (CH3) 3COH bilan o'zgartiriladi; Ushbu turdagi qatronlar fenolik laklar uchun asos sifatida keng qo'llaniladi.

Fenol-formaldegid qatronlari boshqa oligomerlar va polimerlar bilan, masalan, poliamidlar bilan birlashtirilib, yuqori issiqlik va suvga chidamlilik, elastiklik va yopishtiruvchi xususiyatlarni beradi; polivinilxlorid bilan - suv va kimyoviy qarshilikni yaxshilash; nitril kauchuklar bilan - zarba kuchi va tebranish qarshiligini oshirish uchun, polivinil butiral bilan - yopishqoqlikni yaxshilash uchun (bunday qatronlar BF tipidagi yopishtiruvchi moddalarning asosidir). Mo'rtlik va ichki stresslarni kamaytirish uchun reaktiv kauchuklar (tiokol, fluorlon) ishlatiladi.

Fenol-formaldegid qatronlari yuqori issiqlik, kislota va gidroksidi qarshilik ko'rsatish uchun epoksi qatronlarini o'zgartirish uchun ishlatiladi. Yopishqoqlik xususiyatlarini yaxshilash, mahsulotlarning mustahkamligi va issiqlikka chidamliligini oshirish uchun fenol-formaldegid qatronlarini epoksi qatronlar bilan metenamin bilan birgalikda o'zgartirish ham mumkin.

So'nggi paytlarda fenol-formaldegid qatronlari ko'pincha melamin C3H6N6 bilan o'zgartirilib, melamin-fenol-formaldegid qatronlari ishlab chiqariladi.

FFS ishlab chiqarish texnologiyasi va ular asosida kompozitsiyalar

FFS va ular asosidagi kompozitsiyalarni ishlab chiqarish texnologik jarayonining asosiy bosqichlari reaksiya aralashmasini tayyorlash, polikondensatsiyalash va quritishdir.

Guruch. 3. FFS va uning asosidagi kompozitsiyalarni ishlab chiqarish texnologik jarayonining sxemasi: 1- germetik vakuumli reaktorda bir vaqtda qizdirish bilan aralashtirish; 2 - quvurli muzlatgichda polikondensatsiya, distillatni yig'ish va umumiy idishga tushirish (A bosqich); 3 - suvsizlanish va past molekulyar og'irlikdagi (uchuvchi) komponentlarni olib tashlash (B bosqichi); 4 - sovutish moslamasida qattiqlashuv (S bosqichi); 5 - yechimlarni olish; 6 - ma'lum bir yopishqoqlikka sovutish va cho'ktiruvchi idishdagi smolali suvni ajratish; 7 - vakuum ostida quritish va erituvchi bilan suyultirish

Reaksiya aralashmasini tayyorlash fenolni eritib, katalizatorning suvli eritmalarini olishni o'z ichiga oladi. Reaksiya aralashmasi alyuminiy aralashtirgichlarda yoki to'g'ridan-to'g'ri reaktorda tayyorlanadi. Reaksiya aralashmasining tarkibi va texnologik ishlab chiqarish usullari ishlab chiqarilgan qatron turiga (NS yoki RS), fenolik xom ashyoning funksionalligi va reaktivligiga, ishlatiladigan katalizatorning reaktsiya muhitining pH darajasiga va kiritilgan qo'shimchalarga bog'liq.

Novolak qatronlar va laklar ishlab chiqarish

Novolak qatronlarini ishlab chiqarishda katalizator sifatida xlorid kislotasi yoki kamroq oksalat kislotasi ishlatiladi. Xlorid kislotaning afzalligi uning yuqori katalitik faolligi va uchuvchanligi. Oksalat kislotasi xlorid kislotaga qaraganda kamroq faol katalizatordir, ammo uning ishtirokidagi polikondensatsiya jarayonini nazorat qilish osonroq, qatronlar esa engilroq va yorug'likka chidamli. Formaldegidda doimo mavjud bo'lgan chumoli kislotasi ham polikondensatsiya jarayoniga katalitik ta'sir ko'rsatadi.

Odatda, novolak qatroni (og'irlik qismlari) ishlab chiqarish uchun komponentlarning quyidagi nisbati qo'llaniladi: fenol = 100; xlorid kislotasi (HC1 bo'yicha) = 0,3; formalin (formaldegid bo'yicha) = 27,4. Formalin - stabilizator sifatida 37 - 40% formaldegid va 6 - 15% metil spirtini o'z ichiga olgan suvli eritma.

NS ishlab chiqarish uchun partiya usulida (4-rasm) polikondensatsiya va quritish bitta reaktorda amalga oshiriladi. Polikondensatsiyani amalga oshirish uchun fenol va formaldegid aralashmasi issiqlik almashinuvi ko'ylagi va anker tipidagi aralashtirgich bilan jihozlangan reaktorga yuklanadi. Shu bilan birga, kerakli miqdordagi xlorid kislotaning yarmi beriladi (katalizator juda kuchli reaktsiyaga yo'l qo'ymaslik uchun qismlarga qo'shiladi). Reaksiya aralashmasi 10 daqiqa davomida aralashtiriladi va pH ni aniqlash uchun namuna olinadi. Agar pH 1,6-2,2 oralig'ida bo'lsa, reaktor ko'ylagiga bug 'beriladi va reaktsiya aralashmasi 70-75 ° S ga qadar isitiladi. Reaksiyaning termal ta'siri tufayli haroratning yana ko'tarilishi sodir bo'ladi.

Guruch. 4. FSFni davriy ravishda olishning texnologik sxemasi: 1 - 3 - o'lchash stakanlari; 4 - reaktor; 5 - ankrajli mikser; 6 - issiqlik almashinuvi ko'ylagi; 7 - sovutgich-kondensator; 8 - kondensat kollektori; 9 - konveyer; 10 - sovutish tamburi; 11 - cho'ktirish tanki; 12 - kondensatni reaktorga etkazib berish uchun valf; 13 - reaktordan suv va uchuvchi komponentlarni to'kish uchun kran

Aralashmaning harorati 90 ° C ga yetganda, aralashtirish to'xtatiladi va shiddatli qaynashni oldini olish uchun ko'ylagi ichiga sovutish suvi quyiladi, bir xil qaynatish o'rnatilgandan keyin to'xtatiladi. Ayni paytda mikserni yana yoqing, xlorid kislotaning umumiy miqdorining ikkinchi yarmini qo'shing va 10-15 daqiqadan so'ng reaktor ko'ylagiga bug 'berishni davom ettiring. Qaynatish jarayonida hosil bo'lgan suv va formaldegid bug'lari sovutgich-kondensatorga kiradi, undan hosil bo'lgan suvli eritma yana reaktorga kiradi.

Agar xlorid kislota o'rniga oksalat kislotasi ishlatilsa, u fenolning og'irligi bo'yicha 1% miqdorida 50% suvli eritma shaklida va bir vaqtning o'zida yuklanadi, chunki jarayon borligidagi kabi qizg'in emas. xlorid kislotasi.

Hosil boʻlgan emulsiyaning zichligi fenolik xom ashyoning xususiyatiga qarab 1170 - 1200 kg/m3 ga yetganda polikondensatsiya tugallanadi. Olingan qatronning zichligiga qo'shimcha ravishda, jel qilish qobiliyati 200 ° S ga qadar qizdirish orqali aniqlanadi. Hammasi bo'lib, jarayon 1,5-2 soat davom etadi.

Reaktsiya oxirida reaktordagi aralashma qatlamlanadi: qatronlar pastki qismida to'planadi va reaksiya paytida ajralib chiqadigan va formaldegid qo'shilgan suv yuqori qatlamni hosil qiladi. Shundan so'ng, qatronlarni quritish bosqichi boshlanadi. Suv va uchuvchi moddalar apparatda vakuum hosil qilish va ularni kondensat kollektoriga tushirish uchun kondensator yordamida distillanadi. Qatronlar muzlatgichga o'tkazilmasligi uchun vakuum asta-sekin oshiriladi. Quritish oxirida qatronning harorati asta-sekin 135-140 ° S ga ko'tariladi. Quritish tugagandan so'ng, yuqori haroratlarda ta'sir qilish (issiqlik bilan ishlov berish) amalga oshiriladi. Quritish va issiqlik bilan ishlov berishning oxiri 95-105 ° S oralig'ida bo'lishi kerak bo'lgan qatronning tushish harorati bilan belgilanadi.

Yog 'tayyor qatronga (ba'zi turdagi press kukunlari uchun) kiritiladi, 15-20 daqiqa davomida aralashtiriladi va sovutuvchi tamburga quyiladi. Qatronlar maydalanadi, havo bilan puflangan konveyerga tushadi, u erda to'liq sovutiladi, so'ngra qog'oz qoplarga o'raladi.

Lak olish uchun quritilgan qatron etil spirtida eritiladi, u quritish jarayoni oxirida to'g'ridan-to'g'ri reaktorga quyiladi. Eritishdan oldin ko'ylagi bug 'berilishi to'xtatiladi va muzlatgich teskari rejimga o'tkaziladi. Formaldegidning fenol va anilin bilan birgalikda kondensatsiyasi ko'pincha amalga oshiriladi. Shu tarzda olingan qatronlar press kukunlari uchun bog'lovchi bo'lib, ulardan dielektrik xossalari oshgan mahsulotlar olinadi. Anilinofenol-formaldegid qatronlarining salbiy xususiyati ishlab chiqarish jarayonida va drenajlash jarayonida o'z-o'zidan yonish qobiliyatidir.

NSni uzluksiz ishlab chiqarish (7-rasmga qarang) "ideal" aralashtirish printsipi asosida ishlaydigan va tortmachalar deb ataladigan uch yoki to'rt qismdan iborat ustunli qurilmalarda amalga oshiriladi. Alohida mikserda fenol, formalin va xlorid kislotaning bir qismi aralashmasi tayyorlanadi va yuqori tortmaga beriladi, u erda yana aralashtiriladi. Shundan so'ng, qisman reaksiyaga kirishgan aralash uzatish trubkasi orqali tortmaning yuqori qismidan keyingi tortmasining pastki qismiga o'tadi va ketma-ket apparatning barcha qismlaridan o'tadi. Bunday holda, har bir bo'limga xlorid kislotaning qo'shimcha qismi beriladi va aralash aralashtiriladi. Jarayon 98-100 ° S ga teng aralashmaning qaynash nuqtasida amalga oshiriladi.

Guruch. 5. Uzluksiz usulda FPS olishning texnologik sxemasi: 1 - ustunli reaktor; 2.4 - muzlatgichlar; 3 - mikser; 5 - quritgich (issiqlik almashtirgich); 6 - smola qabul qiluvchi; 7 - cho'ktirish tanki; 8 - Florentsiya kemasi; 9 - tishli idish; 10 - sovutish tamburi; 11 - konveyer

Pastki kameradan suv-qatronli emulsiya ajratish uchun florensiya idishi bo'lgan ajratgichga yuboriladi. Separatorning yuqori qismidagi suv qismi cho'ktiruvchi idishga, so'ngra keyingi tozalash uchun beriladi, ajratuvchi va cho'ktiruvchi idishdagi qatron qismi esa tishli nasos yordamida issiqlik almashtirgichning quvur bo'shlig'iga pompalanadi. 2,5 MPa bosimda isitish bug'i etkazib beriladigan quvurlararo bo'shliq. Yupqa plyonka ko'rinishidagi qatronlar issiqlik almashinuvi quvurlari yuzasi bo'ylab harakatlanadi, 140-160 ° S haroratgacha qiziydi. Olingan qatron va uchuvchi moddalar aralashmasi qatron qabul qiluvchiga - standartizatorga kiradi. Bu erda uchuvchi moddalar qatrondan chiqariladi va keyinchalik kondensatsiya qilish va dastlabki reaktsiya aralashmasi uchun mikserga oziqlantirish uchun apparatning yuqori qismi orqali chiqariladi.

Qatronlar qabul qilgichdan issiq qatron barabanga quyiladi, u ichkarida va tashqarisida suv bilan sovutiladi. Natijada, qatronning yupqa plyonkasi bo'lib, u harakatlanuvchi konveyerga beriladi, bu erda oxirgi sovutish va suvning bug'lanishi sodir bo'ladi. Tayyor qatronlar sumkaga solinishi yoki turli xil kompozitsiyalarni olish uchun qo'shimchalar bilan aralashtirish uchun yuborilishi mumkin.

Rezolli qatronlar va laklar ishlab chiqarish

Rezolli qatronlar ishlab chiqarishda katalizator sifatida asosan ammiakning suvli eritmasi ishlatiladi. Formaldegidning ortiqcha miqdori bilan katalizator rolini NaOH, KOH yoki Ba (OH) 2 bajarishi mumkin.

Odatda, rezol qatroni komponentlarning quyidagi nisbatlari (og'irlik qismlari) bilan olinadi: fenol = 100; ammiak (suvli eritma shaklida) = 1 - 1,5; formaldegid = 37.

Rezolli qatronlar ishlab chiqarishning texnologik sxemasi asosan novolak qatronlarini ishlab chiqarish sxemasiga o'xshaydi (6 va 7-rasmlarga qarang), ammo ba'zi farqlar mavjud. Rezolli qatronlar ishlab chiqarish reaksiyalarining issiqlik ta'siri novolak qatronlar sinteziga qaraganda sezilarli darajada kam bo'lganligi sababli, katalizator reaktsiya aralashmasiga bir bosqichda kiritiladi. Qatronlar tayyorligi uning yopishqoqligi va sinishi indeksini aniqlash orqali aniqlanadi.

Qatronni quritish vakuum ostida (93 kPa) 80 ° S haroratda jarayonning oxiriga kelib bosim va haroratning (90-100 ° S gacha) bosqichma-bosqich oshishi bilan boshlanadi. Quritish 150 ° C da qatronning jelleşme vaqtini aniqlash orqali nazorat qilinadi.

Rezolli qatronlarni ishlab chiqarishda haroratni oshirmaslik va vaqtni qat'iy saqlash kerak, chunki harorat-vaqt rejimiga rioya qilinmasa, reaktorda qatronlar jellana boshlaydi. Quritilgan qatronning jellanishiga yo'l qo'ymaslik uchun u reaktordan drenajlangandan so'ng darhol tez sovutiladi. Buning uchun u vertikal ichi bo'sh metall plitalari bo'lgan aravalar bo'lgan muzlatgichli mashinalarga quyiladi. Qatronlar qo'shni plitalarning bo'shliqlarida sovutish suvi bo'ladigan tarzda drenajlanadi.

Rezol asosidagi laklar va anilinofenol-formaldegid qatronlari novolak qatronlar asosidagi kompozitsiyalar bilan bir xil tarzda tayyorlanadi.

Emulsiya rezolli qatronlar ishlab chiqarish

Emulsiya rezolli qatronlar fenol yoki krezolning formaldegid bilan aralashmasidan katalizator ishtirokida olinadi, bunda ko'pincha Ba(OH)2 ishlatiladi. Reaktsiya aralashmasi reaktorda 50-60 ° S ga qadar qizdiriladi, so'ngra reaksiyaning issiqlik ta'siri tufayli qizdiriladi. Aralashmaning harorati 70-80 ° S oralig'ida saqlanadi va haddan tashqari qizib ketganda reaktor ko'ylagiga sovutish suvi beriladi. 20°C da smolaning yopishqoqligi 0,16-0,2 Pa.s ga yetganda sintez tugallanadi.

Shundan so'ng, reaktsiya aralashmasi 30-45 ° C gacha sovutiladi, so'ngra suvning yuqori qismini ajratish uchun cho'ktiruvchi idishga quyiladi yoki qatron vakuum ostida 0,4 Pa.s qovushqoqligigacha quritiladi, so'ngra eritma bilan suyultiriladi. oz miqdorda aseton. Olingan emulsiya qatronining keyingi o'z-o'zidan polikondensatsiyalanishi mumkinligini hisobga olish kerak, buning oldini olish uchun uni muzlatgichli idishlarda saqlash kerak.

Uzun tolali plomba bilan press materiallarini olish uchun emulsiya smolalarini ishlab chiqarishda katalizator sifatida NaOH ishlatiladi. Bunday holda, qatron tayyorlash vaqti 100 minut, so'ngra reaktor ko'ylagini sovutish suvi bilan ta'minlash orqali 70-80 ° S haroratda sovutish. Qatronlar 0,02-0,15 Pa.s qovushqoqlikka erishgandan so'ng, 30-35 ° S gacha sovutiladi, cho'ktiruvchi idishdagi suvdan ajratiladi va sovutilgan yig'ish idishiga quyiladi. Tayyor qatron tarkibida 20% gacha erkin fenol va 20-35% suv mavjud.

Fenol spirtlari va fenol-formaldegid konsentratlarini ishlab chiqarish

Fenolik spirtlar rezolli qatronlar ishlab chiqarishda oraliq mahsulot bo'lib, saqlash vaqtida yuqori barqarorlikka ega. Ular rezolli qatronlar, press materiallari va yog'och yoki gips kabi gözenekli plomba moddalarini emdirish uchun ishlatiladi.

Fenol spirtlarini ishlab chiqarish uchun partiya usulida fenol-formaldegid smolalarini ishlab chiqarishdagi kabi bir xil turdagi reaktor ishlatiladi (4-rasmga qarang), unga 37% suvli eritma yuklanadi, unda formaldegid: fenol nisbati. 1,15: 1 yoki undan yuqori. Fenol eritilgandan so'ng reaktorga og'irlik bo'yicha 1,5 qism miqdorida NaOH ning konsentrlangan suvli eritmasi qo'shiladi. og'irlik bo'yicha 100 qismga fenol Olingan reaktsiya aralashmasi reaktor ko'ylagiga bug' etkazib berish orqali 40 ° C ga qadar isitiladi. Keyin aralashma reaksiyaning termal effekti bilan isitiladi. Reaktor ko'ylagini sovutish suvi bilan ta'minlash orqali aralashmaning harorati 5 - 12 soat davomida 50 - 70 ° C oralig'ida saqlanadi. Fenolik spirtlarning tayyorligi erkin fenol (jarayon oxirida 9-15%) yoki erkin formaldegid miqdori bilan belgilanadi. Jarayon oxirida fenolik spirt eritmasi 30 ° C ga qadar sovutiladi va alyuminiy bochkalarga yoki qutilarga quyiladi.

Fenol-formaldegid kontsentrati an'anaviy rezolli qatronlar bilan tashish va saqlash shartlarini ham soddalashtiradi, chunki u normal sharoitda qattiqlashmaydi va paraform cho'kindi hosil qilmaydi. Uning asosida rezolli qatronlar va press materiallari olinadi, ularning sifati an'anaviy rezolli qatronlar va ulardan olingan press materiallaridan kam emas. Bundan tashqari, konsentratdagi suv miqdori formaldegid va fenolning 37% suvli eritmasidan foydalangandan 15-20% kamroq.

Xulosa

Ishda keltirilgan ma'lumotlardan ma'lum bo'lishicha, FSFlar termoplastik yoki termosetting bo'lgan turli xil xususiyatlar bilan ajralib turadi va dastlab suyuq yoki qattiq holatda bo'lishi mumkin. FPS ko'pgina polimerlar bilan yaxshi mos keladi, bu bir nechta polimerlarning afzalliklarini birlashtirgan materialni ishlab chiqarish uchun keng imkoniyatlarni ochadi.

Bu asosan turli plomba moddalari bilan FPS asosidagi kompozit materiallar bo'lgan fenol-formaldegid plastmassalarining (fenoplastlar) tarqalishini tushuntiradi. Fenolik plastmassalar o'zlarining mustahkamligi va elektr izolyatsion xususiyatlari, shuningdek, yuqori haroratlarda va har qanday iqlim sharoitida ishlash qobiliyati tufayli konstruktiv, ishqalanish va ishqalanishga qarshi mahsulotlar, korpuslar va elektr qurilmalar qismlarini ishlab chiqarishda muvaffaqiyatli qo'llaniladi. qurilish materiallari va buyumlarini ishlab chiqarish (shu jumladan ko'pikli holat), shuningdek, po'lat, shisha va boshqa materiallarni almashtiradigan boshqa tarmoqlarda.

FFS ishlab chiqarish uchun xom ashyo va ular asosidagi kompozitsiyalar keng tarqalgan bo'lib, ishlab chiqarish texnologiyalari nisbatan sodda, bu ularni katta hajmlarda ishlab chiqarish imkonini beradi. FPS va ularga asoslangan kompozitsiyalarning asosiy kamchiliklari, ulardan foydalanishni cheklaydi, ularning nisbatan yuqori toksikligidir. Biroq, FSF va ularga asoslangan kompozitsiyalarni ishlab chiqarish va ishlatish bugungi kunda ushbu materialga bo'lgan talab tufayli dolzarb bo'lib qolmoqda, bu nafaqat uning operatsion xususiyatlari, balki nisbatan arzonligi, aşınmaya bardoshliligi va chidamliligi bilan ham izohlanishi mumkin.

Bibliografik havola

"Qatron" so'zi odatda teginish uchun yopishqoq bo'lgan qalin, yopishqoq moddani anglatadi. Qatronlar tabiiy (masalan, qatron, kauchuk, amber) va sintetik bo'lishi mumkin. Oxirgi guruh sanoat tomonidan ishlab chiqarilgan keng turdagi materiallarni o'z ichiga oladi. Ular ancha arzon, ulardan foydalanish oson va ishonchliligi yuqori. Shunday qilib, 19-asrda fenol-formaldegid qatroni birinchi marta ishlab chiqarilgan va bu material hali ham mashhurlik cho'qqisida qolmoqda.

Qatronlar xossalari

Fenol-formaldegid qatronlari termosetlarning xossalariga ega bo'lgan fenol-formaldegid smolalari guruhidan sintetik massalardir. Materialning tenglamasi va formulasi C6H3(OH)-CH2-]n. Mahsulot formaldegid (formalin) va fenol aralashmasini isitish orqali ishlab chiqilgan. Materialning ushbu komponentlarning reaksiyasi natijasida olinishini 1872 yilda Germaniyalik olim A.Bayer aniqlagan. O'zaro ta'sir natijasida suv va polimer hosil bo'ldi, garchi ikkinchisi juda mo'rt bo'lsa ham, suyuqlik tezda gazsimon moddaga aylandi. Keyinchalik, yog'och unini qo'shib, mahsulotni olish usuli yaxshilandi. Endi tayyor mahsulot o'z xususiyatlarini yaxshilaydigan turli plomba moddalarini o'z ichiga oladi.

Fenol-formaldegid smolalarining xarakteristikalari va o'ziga xos xususiyatlari quyidagilardan iborat:

• tuzilishi bo'yicha - suyuq yoki qattiq oligomerlar;
• shakllanish muhiti - kislotali, gidroksidi;
• mukammal elektr izolyatsiyasi;
• mexanik stress va shikastlanishga yuqori qarshilik;
• korroziyaga qarshilik;
• uglevodorodlar, ketonlar, xlorid erituvchilar, ishqorlarda eruvchanligi.

Materialning o'ziga xos xususiyati uning to'liq qattiqlashgandan so'ng mikroheterojen tuzilishga ega bo'lgan zich o'zaro bog'langan polimerga aylanishidir.

Materialni qo'llash

Fenol-formaldegid asosidagi qatronlar xalq xo'jaligining turli sohalarida qo'llaniladi. Undan har xil turdagi plastmassalar tayyorlanadi:

• sulfonlangan davolash bilan - karbolit;
• sut kislotasi bilan davolashda - neoleukoritik;
• xlorid kislota ishtirokida - rezolik kislota.

Fenolik qatronlar yopishtiruvchi va laklar, shu jumladan BF markali elim ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kontrplak va sunta ishlab chiqarishda konstruktiv biriktiruvchi sifatida plomba moddalarini yaratish uchun ishlatiladi. Formaldegid qatroni matolar va boshqa materiallar uchun plomba va emdirish uchun ishlatiladi.

Mahsulot ishtirokida turli xil umumiy va maxsus mahsulotlar olinadi:

• poezdlar uchun tormoz prokladkalari, avtomobillar uchun ehtiyot qismlar, metro eskalatorlari;
• abraziv vositalar;
• vilkalar, platalar, rozetkalar, hisoblagichlar, motorlar, terminallar va boshqa elektr mahsulotlari;
• telefon va kamera qutilari;
• radio mahsulotlari, shu jumladan kondansatörler;
• harbiy texnika va qurollar;
• oshxona anjomlari, idish-tovoqlarning isitilmaydigan elementlari;
• tekstolit va getinaks - keyingi qayta ishlash uchun materiallar;
• zargarlik buyumlari, galantereya buyumlari, suvenirlar;
• bilyard to'plari.

Materiallar oziq-ovqat mahsulotlari bilan bevosita aloqada bo'lgan idishlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilmaydi, ayniqsa issiqlik bilan ishlov berish uchun mo'ljallangan.

Materiallar polikondensatsiya natijasida olingan polimerlarga tegishli. Uni metan va metanoldan formaldegidga aylantirib, keyin fenol bilan birlashtirib olish mumkin. Texnologiya quyidagicha:

• 3 ml miqdorida 40% formaldegid eritmasini oling;
• 2 g kristalli fenol bilan birlashtiring (Gosstandart ma'lumotlariga ko'ra, uni 4 ml karbol kislotasi eritmasi bilan almashtirish mumkin, bu suyuq konsentrlangan fenol);
• aralashmaga 3 tomchi xlorid kislota qo'shing;
• aralash qaynatiladi, shundan so'ng u shaffof oynaga o'xshash massaga aylanadi (rezol);
• agar jarayonni sekinlashtirish kerak bo'lsa, idishlarni aralashma bilan sovutib oling;
• rezol spirtda oson eriydi, hosil bo'lgan massa sifatini aniqlash uchun tajriba o'tkazishingiz mumkin;
• agar siz mahsulotni uzoqroq vaqtga qoldirsangiz, u yopishqoq, oqmaydigan bo'lib qoladi va endi spirtda erimaydi - u ko'proq plastik materialga, rezitolga aylanadi;
• Ish oxirida idish qaynoq suvga joylashtiriladi, natijada qatronlar qattiqlashadi, tom ma'noda toshga aylanadi va qizil rangga ega bo'ladi.

Tayyor mahsulot yonmaydi, lekin asta-sekin yonadi. Bunday holda, olov sarg'ish rangga aylanadi va fenolning yoqimsiz hidi seziladi. Reaksiyani to'xtatish uchun texnik shartlar quyidagilardir: har qanday bosqichda (yakuniy qattiqlashuvdan oldin) gidroksidi quyish mumkin, bu polimerizatsiya jarayonini to'xtatadi.

Davlat standartida fenol-formaldegid smolasini ishlab chiqarish jarayonida boshqa moddalarni olish tartibi ham ko‘rsatilgan. Shunday qilib, fenol miqdorini oshirib, novolakni olish mumkin. Formaldegid kontsentratsiyasini oshirish bakelit qilish imkonini beradi. Xlorid kislotasi ishtirokida formalinni aseton bilan almashtirganda, bisfenol olinadi.

Moddiy zarar

Ularning afzalliklariga qaramay, ushbu turdagi qatronlar odamlarga va atrof-muhitga katta zarar etkazishi mumkin. Ularning xavfliligi shundaki, ishlab chiqarishda toksik komponentlar qo'llaniladi. Fenol va formalin zaharli bo'lib, ikkinchisi ham kuchli kanserogen hisoblanadi. Ikkala modda ham quyidagi zararli ta'sirga ega:

• asab tizimini susaytiradi;
• toshma, dermatitga olib keladi;
• allergiya va bronxial astmani qo'zg'atadi.

Mahsulot ishlab chiqarishni qanday me'yoriy hujjatlar tartibga soladi? SanPiN ushbu moddalarning tayyor mahsulotga o'tishining ruxsat etilgan miqdorini tartibga soladi. Ular fenol uchun 0,05 mg/l, formaldegid uchun 0,1 mg/l ga teng. Bunday qatronlardan tayyorlangan mahsulotlarni utilizatsiya qilish ham ekologik muammoni keltirib chiqaradi. Ishlab chiqarish va qayta ishlash korxonalarida ishchilarni himoya qilish ham bir xil darajada muhimdir. Bu fenol-formaldegidlarni ekologik toza epoksi qatronlardan juda farq qiladi.

Fenoplastika

Fenolik moddalar deganda fenol-formaldegid qatronini turli plomba moddalar bilan birlashtirish natijasida olinadigan plastmassalar tushuniladi. Jarayon yuqori haroratda sodir bo'ladi va plomba turi yakuniy mahsulot turiga bog'liq. Fenolik plastmassalarga, shuningdek, fenolik-bakelit yopishtiruvchi kompozitsiya, kundalik hayot va xalq xo'jaligi uchun turli xil plastmassa buyumlar kiradi. Fenolik plastmassalardan asbob-uskunalar va avtomobillar uchun ehtiyot qismlar ishlab chiqariladi. Hozirgi vaqtda ishlab chiqarish usullari shunchalik takomillashtirilganki, tayyor mahsulotda faqat zararli moddalarning iz kontsentratsiyasi mavjud.